Ученые из Массачусетского технологического института создали новый материал, который поможет улучшить подвижность электронов в проводнике. Научная публикация опубликована в журнале Materials Today Physics.
Исследователи использовали процесс, известный как молекулярно-лучевая эпитаксия. Результатом стал тройной тетрадимит толщиной всего 100 нанометров, который обеспечивает значительно более высокую подвижность электронов любого другого материала.
«То, чего люди раньше достигли с точки зрения мобильности электронов в этих системах, было похоже на движение на строящейся дороге — ты пятишься, ты не можешь проехать, все в пыли и вокруг сплошной беспорядок. В этом недавно оптимизированном материале это как езда на Mass Pike без трафика», – объяснил соавтор исследования Джагадиш Мудера.
Тройной тетрадимит — это минерал, естественно встречающийся в месторождениях золота и кварца вблизи гидротермальных источников и состоящий из различных комбинаций висмута, теллура сурьмы, серы и селена. Оставляя в стороне логистику, необходимую для получения такого материала в масштабе, элементы, найденные в этих минералах, естественно, часто меняются местами, особенно теллур висмута, который вносит дефекты и примеси, что приводит к меньшей подвижности электронов.
Ученые фактически взяли дело в свои руки и построили кристаллическую структуру по одному атому за раз. Используя молекулярно-лучевую эпитаксию, атомы выстреливают на подложку в вакууме при контролируемых температурах. Этот процесс по существу создает тройную пленку тетрадимита с небольшим количеством примесей или без них.
«К нашей большой радости и волнению оказалось, что электрическое сопротивление материала колеблется. Это сразу говорит вам, что у него очень высокая подвижность электронов», — сказал другой участник исследования Хан Чи.
Исследователи говорят, что такие прорывы могут изменить правила игры для термоэлектрических устройств, превращающих отработанное тепло в энергию или спинтронных программ, обрабатывающих информацию посредством вращения электрона.
«Чтобы продолжать открывать новые вещи, мы должны овладеть наращиванием материалов. Изучая этот тонкий квантовый танец электронов, ученые могут начать понимать и идентифицировать новые материалы для следующего поколения технологий, которые будут двигать наш мир», — отметил Чи.
Напомним, инженеры создали кожу для роботов на основе человеческих клеток.