`

СПЕЦИАЛЬНІ
ПАРТНЕРИ
ПРОЕКТА

BEST CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Леонид Бараш

Полупроводники достигают квантового мира

+55
голосов

Квантовые эффекты в сверхпроводниках могут дать полупроводниковой технологии новый поворот. Исследователи из Института Пауля Шеррера (PSI) и Корнельского университета в штате Нью-Йорк определили композитный материал, который может использовать для квантовых устройств полупроводниковую технологию, делая электронные компоненты значительно более мощными. Они публикуют свои выводы в журнале Science Advances.

Наша текущая электронная инфраструктура базируется в основном на полупроводниках. Этот класс материалов появился примерно в середине 20 века и с тех пор постоянно совершенствуется. В настоящее время наиболее важными задачами полупроводниковой электроники являются дальнейшие улучшения, которые позволят увеличить пропускную способность передачи данных, энергоэффективность и информационную безопасность. Использование квантовых эффектов, вероятно, станет прорывом.

Особого внимания заслуживают квантовые эффекты, которые могут возникать в сверхпроводящих материалах. Тот факт, что квантовые эффекты в сверхпроводниках можно использовать, уже был продемонстрирован в первых квантовых компьютерах.

Чтобы найти возможных преемников современной полупроводниковой электроники, некоторые исследователи, в том числе группа из Корнельского университета, изучают так называемые гетеропереходы, то есть структуры, состоящие из двух разных типов материалов. В частности, они рассматривают слоистые системы из сверхпроводящих и полупроводниковых материалов. «В течение некоторого времени было известно, что для этого необходимо выбирать материалы с очень похожей кристаллической структурой, чтобы не возникало напряжения в кристаллической решетке на контактной поверхности», - объясняет Джон Райт, создавший гетеропереходы для нового исследования в Корнельском университете.

Двумя подходящими материалами в этом отношении являются сверхпроводящий нитрид ниобия (NbN) и полупроводниковый нитрид галлия (GaN). Последний уже играет важную роль в полупроводниковой электронике и поэтому хорошо изучен. Однако до сих пор было неясно, как именно электроны ведут себя на границе контакта этих двух материалов, и возможно ли, что электроны из полупроводника вмешиваются в сверхпроводимость и, таким образом, уничтожают квантовые эффекты.

«Когда я натолкнулся на исследования группы в Корнелле, я знал, здесь, в PSI, мы можем найти ответ на этот фундаментальный вопрос с помощью наших спектроскопических методов на пучке канала ADRESS», - объясняет Владимир Строчов, исследователь из Synchrotron Light Source в PSI.

Так пришли к сотрудничеству две группы. В своих экспериментах они в конечном итоге обнаружили, что электроны в обоих материалах «держатся сами по себе». Никакого нежелательного взаимодействия, которое потенциально могло бы испортить квантовые эффекты, не происходит.

Исследователи PSI использовали метод, хорошо зарекомендовавший себя на канале ADRESS SLS: фотоэлектронная спектроскопия с угловым разрешением с использованием мягкого рентгеновского излучения - или для краткости SX-ARPES. «С помощью этого метода мы можем визуализировать коллективное движение электронов в материале», - объясняет Тяньлунь Ю (Tianlun Yu), научный сотрудник группы Владимира Строчова, которая проводила измерения на гетероструктуре NbN/GaN.

Метод SX-ARPES предоставляет своего рода карту, пространственные координаты которой показывают энергию электронов в одном направлении и их импульс - в другом. «В этом представлении электронные состояния отображаются на карте в виде ярких полос», - объясняет Ю. Важнейший результат исследования: на границе материала между нитридом ниобия NbN и нитридом галлия GaN соответствующие «полосы» четко отделены друг от друга. Это говорит о том, что электроны остаются в своем исходном материале и не взаимодействуют с электронами в соседнем материале.

«Самый важный вывод для нас состоит в том, что сверхпроводимость в нитриде ниобия остается неизменной, даже если размещать ее атом за атомом, чтобы она соответствовала слою нитрида галлия, - говорит Владимир Строчов. - С этим мы смогли предоставить еще одну часть головоломки, которая подтверждает: эта система слоев может фактически подойти для новой формы полупроводниковой электроники, которая включает и использует квантовые эффекты, происходящие в сверхпроводниках».

Де і як компаніям необхідно укріпити свій захист

+55
голосов

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT