Висмут может стать ключевым элементом в развитии «зелёной» электроники
Канадские исследователи из Университета Макгилла (Канада) совершили прорыв, открывающий новые горизонты в разработке стабильных электронных компонентов.
Ими обнаружен уникальный электрический феномен в ультратонких слоях висмута, сохраняющий устойчивость в широчайшем диапазоне температур – от криогенных значений, близких к абсолютному нулю (-273°C), до привычных комнатных условий.
Значимость открытия
Оно имеет огромное значение для развития экологически чистой электроники. Благодаря своей безопасности для человека и окружающей среды, висмут может стать ключевым материалом для создания высокоэффективных, надежных и экологически безопасных компонентов, востребованных в аэрокосмической отрасли и медицинском приборостроении.
Суть исследования
Ученые представили результаты исследования аномального эффекта Холла, наблюдаемого в ультратонких пленках висмута.
Данный эффект, характеризующийся возникновением напряжения, перпендикулярного направлению тока, традиционно ассоциируется с материалами, обладающими магнитными свойствами. Уникальность открытия заключается в том, что висмут, будучи диамагнетиком, демонстрирует подобное поведение.
Для получения ультратонких слоев висмута команда ученых разработала инновационную технологию, основанную на методе, условно сравнимом с «натиранием сыра».
Суть метода заключается в нанесении микроскопических канавок на полупроводниковую подложку и последующем «соскабливании»тончайших чешуек висмута.
Полученные слои были подвергнуты воздействию экстремальных магнитных полей, в десятки тысяч раз превышающих мощность обычных магнитов. Эксперименты проводились в Национальной лаборатории сильных магнитных полей, расположенной во Флориде.
Важно: предыдущие исследования отрицали возможность проявления аномального эффекта Холла в висмуте, что делает результаты работы команды особенно значимыми.
Предложена гипотеза, объясняющая наблюдаемый эффект особенностями кристаллической структуры висмута, которая ограничивает движение электронов, придавая им свойства, аналогичные частицам, обнаруженным в топологических материалах.
Эти экзотические вещества, обладающие уникальными поверхностными и объемными свойствами, рассматриваются как перспективная основа для создания вычислительных систем нового поколения.
В настоящее время команда сосредоточена на изучении возможности трансформации аномального эффекта Холла в его квантовый аналог – квантовый аномальный эффект Холла.
Реализация этого сценария откроет перспективы для разработки электронных устройств, функционирующих при повышенных температурах, что станет прорывом в области высокотемпературной электроники.