Team udvikler nye superledende hybridkrystaller

En ny type 'nanowire'-krystaller, der sammensmelter halvledende og metalliske materialer på atomare skala, kan lægge grundlaget for fremtidens halvledende elektronik. Forskere ved Københavns Universitet står bag gennembruddet, som har et stort potentiale.

Udviklingen og kvaliteten af ​​ekstremt små elektroniske kredsløb er afgørende for, hvordan og hvor godt fremtidige computere og andre elektroniske enheder vil fungere. Det nye materiale, består af både en halvleder og metal, har en særlig superledende egenskab ved meget lave temperaturer og kan spille en central rolle i udviklingen af ​​fremtidens elektronik.

"Vores nye materiale blev født som en hybrid mellem en halvledende nanotråd og dens elektroniske kontakt. Således har vi opfundet en måde at lave en perfekt overgang mellem nanotråden og en superleder på. Superlederen i dette tilfælde er aluminium. Der er et stort potentiale i dette , siger lektor Thomas Sand Jespersen, som har arbejdet inden for området i mere end 10 år, lige siden forskning i nanotrådskrystaller har eksisteret på Nano-Science Center på Niels Bohr Institutet.

Nanotråd og kontakt dannes på samme tid

Nanotråde er ekstremt tynde nanokrystaltråde, der bruges i udviklingen af ​​nye elektroniske komponenter, som transistorer og solceller. En del af udfordringen ved at arbejde med nanotråde er at skabe en god overgang mellem disse nanotråde og en elektrisk kontakt til omverdenen. Indtil nu, forskere, ikke kun på Niels Bohr Instituttet, men fra hele verden, har dyrkede nanotråde og kontakten separat. Imidlertid, med den nye tilgang, både kvaliteten og reproducerbarheden af ​​kontakten er forbedret betydeligt.

"Atomerne sidder i et perfekt ordnet gitter i nanotrådskrystallen, ikke kun i halvlederen og metallet, men også i overgangen mellem de to meget forskellige komponenter, hvilket er væsentligt i sig selv. Man kan sige, at det er den ultimative grænse for, hvor perfekt en overgang man kunne forestille sig mellem en nanotrådskrystal og en kontakt. Dette åbner selvfølgelig mange muligheder for at lave nye typer af elektroniske komponenter på nanoskala og især, det betyder, at vi kan studere de elektriske egenskaber med meget større præcision end før, " forklarer adjunkt Peter Krogstrup, der har arbejdet hårdt i laboratoriet for at udvikle kontakten.

Chips med milliarder af nanotrådshybrider

I deres udgivelse i Naturmaterialer , forskergruppen har demonstreret denne perfekte kontakt og dens egenskaber og har også vist, at de kan lave en chip med milliarder af identiske halvleder-metal nanotrådshybrider.

"Vi tror, ​​at denne nye tilgang i sidste ende kan danne grundlaget for fremtidig superledende elektronik, og derfor er forskningen i nanotråde interessant for de største elektronikvirksomheder, " siger Thomas Sand Jespersen. Både Peter Krogstrup og Thomas Sand Jespersen er en del af Center for Quantum Devices ledet af professor Charles Marcus, og de har et tæt forskningssamarbejde med Microsoft. Forskningen er yderligere støttet af Carlsbergfondet og Lundbeckfonden.