Simpel teknik indvarsler længe søgt klasse af halvledere

Gennembrud i moderne mikroelektronik afhænger af forståelse og manipulation af elektronernes bevægelse i metal. At reducere tykkelsen af ​​metalplader til størrelsesordenen nanometer kan muliggøre udsøgt kontrol over, hvordan metallets elektroner bevæger sig. Ved at gøre det kan man bibringe egenskaber, der ikke ses i bulkmetaller, såsom ultrahurtig ledning af elektricitet. Nu har forskere fra Osaka University og samarbejdspartnere syntetiseret en ny klasse af nanostrukturerede supergitter. Denne undersøgelse muliggør en usædvanlig høj grad af kontrol over bevægelsen af ​​elektroner i metalhalvledere, hvilket lover at forbedre funktionaliteten af ​​hverdagsteknologier.

Præcis justering af arkitekturen af ​​metal nanoplader, og dermed facilitering af avancerede mikroelektroniske funktionaliteter, er fortsat en igangværende arbejdslinje på verdensplan. Faktisk er der blevet uddelt adskillige nobelpriser om dette emne. Forskere syntetiserer konventionelt nanostrukturerede supergitter - regelmæssigt vekslende lag af metaller, klemt sammen - fra materialer af samme dimension; for eksempel sandwichede 2D-ark. Et centralt aspekt af de nuværende forskeres arbejde er dens lette fremstilling af heterodimensionelle supergitter; f.eks. 1D nanopartikelkæder, der er klemt i 2D nanoark.

"Nanoskala hetero-dimensionelle supergitter er typisk udfordrende at forberede, men kan udvise værdifulde fysiske egenskaber, såsom anisotrop elektrisk ledningsevne," forklarer Yung-Chang Lin, senior forfatter. "Vi udviklede et alsidigt middel til at forberede sådanne strukturer, og ved at gøre det vil vi inspirere til syntese af en bred vifte af brugerdefinerede overbygninger."

Forskerne brugte kemisk dampaflejring - en almindelig nanofremstillingsteknik i industrien - til at fremstille vanadiumbaserede supergitter. Disse magnetiske halvledere udviser, hvad der er kendt som en anisotropisk anomal Hall-effekt (AHE):hvilket betyder retningsfokuseret ladningsakkumulering under magnetiske feltforhold i planet (hvor den konventionelle Hall-effekt ikke observeres). Normalt observeres AHE kun ved ultralave temperaturer. I den nuværende forskning blev AHE observeret ved stuetemperatur og højere, op til mindst kogepunktet for vand. Generering af AHE ved praktiske temperaturer vil lette dens brug i dagligdags teknologier.

"Et nøgleløfte for nanoteknologi er dens levering af funktionaliteter, som du ikke kan få fra bulkmaterialer," siger Lin. "Vores demonstration af en ukonventionel anomal Hall-effekt ved stuetemperatur og derover åbner et væld af muligheder for fremtidig halvlederteknologi, alle tilgængelige ved hjælp af konventionelle nanofabrikationsprocesser."

Det nuværende arbejde vil hjælpe med at forbedre tætheden af ​​datalagring, effektiviteten af ​​belysning og hastigheden af ​​elektroniske enheder. Ved præcist at kontrollere nanoskalaarkitekturen af ​​metaller, der er almindeligt anvendt i industrien, vil forskere fremstille unikt alsidig teknologi, der overgår funktionaliteten af ​​naturlige materialer.

Artiklen, "Heterodimensional superlattice with room-temperature anomalous Hall effect," blev publiceret i Nature . + Udforsk yderligere

Forskere opklarer mysteriet 'Hall-effekt' i deres søgen efter næste generations hukommelseslagringsenheder