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原创 新型2D拓补绝缘体材料:电子传输超低损耗

2017-7-11 16:23 292 0 分类: EDA/ IP/ 设计与制造

近年来,有关二维物质的研究发现有爆发的趋势。几乎每隔一段时间,就有科学家宣布某种突破或应用,比如经常抢占头条的石墨烯。不过德国维尔茨堡大学的研究人员们,则开发出了另一种超薄材料 —— bismuthene 。它是一种特殊的材料组合,即在碳化硅基底上,沉积单层铋原子。而它的特性,可带来计算和数据传输上的进步,因其在电子搬运上有很高的效率。


新型2D拓补绝缘体材料

Bismuthene 电子传导渠道示意图


该物质被归为“拓补绝缘体”一类的材料,内部绝缘、但表面导电(量子效应)。材料中的传导渠道可防止自旋散射,从而减少电子损耗。


唯一的问题是,它们通常只能在 -270℃ 的温度下良好工作,这种限制使得其在电子设备等领域的应用变得不切实际。


好消息是,Bismuthene 在拥有与其它拓补绝缘体相同特性的同时,还可以在室温(甚至更高温度)下工作。在将铋膜运用到基板上之后,原子就自形成了结构稳定的六边形化学键。


这种形式,与我们在石墨烯上所见到的是一样的。然而与石墨烯不同的是,Bismuthene 的化学键是依托于碳化硅实现的。


研究人员之一的 Ronny Thomale 教授解释到:“铋在常态下是一种导电金属,而在室温和更高温度下,单层蜂窝仍是一种独特的绝缘子”。


由于该材料可在更高温度下使用,使得它成为了电子领域的理想选择。铋的导电通道是非常稳定的,且数据传输极有效率。


借助显微技术,科学家们已经证实,Bismuthene 几乎可以在没有数据损失的情况下发送信息。这种传输通道是‘受到保护’的。


另一位研究员 Ralph Claessen 表示:“该方法让数据传输时的电子自旋更少”。与此同时,由于不在需要超冷却来研究到店通道中的量子效应,自选电子学领域亦有望迎来快速发展。


当然,针对量子数据传输的高级研究仍处于初级阶段,距离商业运用更是遥远。


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