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寻求超导纳米电子学的新功能

科技 2019-06-26 15:59:53

东京大学的一组研究人员和他们的合作者发现,具有破坏的反转对称性的二维半导体在一定方向上施加的磁场下表现出整流或二极管的特性。该发现为开发下一代超导纳米电子材料提供了重要的见解。

超导性是电阻消失的特性; 它已成为全球许多基础和应用研究的焦点,作为可以增强节能的下一代技术。超导体的集成有望在下一代计算系统中发挥重要作用,例如在超导量子比特领域; 因此,对于用于这些目的的超导纳米电子学的新功能的开发有很多需求 - 特别是具有整流特性的超导体,即超导二极管。尽管最近的研究已经揭示了具有破坏的反转对称性的普通导体晶体中的整流,但是对于缺乏反转对称性的超导体的整流特性没有进行太多研究。

由研究生Ryohei Wakatsuki和Yu Saito,Yoshihiro Iwasa教授以及东京大学工程研究生院的Naoto Nagaosa教授领导的研究小组和他们的合作者制作了一种电双层晶体管(EDLT)结构,一种场效应晶体管,使用高质量的二硫化钼(MoS 2)单晶,一种原子膜材料的层状材料。由强电场诱导的电子在MoS 2单晶表面积累的能力在这种结构中,可以合成地实现极薄,单原子层厚的最终二维超导性。在目前的研究中,研究人员测量了MoS 2 -EDLT器件的导电特性,其中磁场垂直于表面施加。他们通过测量电阻的二次谐波分量来观察超导状态下极大的整流特性,以检查整流。

此外,科学家应用超导波动电流的理论计算来解释增强整流特性的机理,并表明这种现象可能发生在任何具有破坏的反转对称性的超导体中。

“在这项研究中发现的整流特性和电流的非线性响应被认为是超导体中的一种普遍现象,其中空间反转对称性被打破,”Nagaosa教授说。他继续说道,“目前的结果将为超导纳米电子学的功能发展铺平道路,并成为研究破碎空间反演对称性的二维超导性的新学术领域的基石。”

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