Физики разработали новый тип сверхтонкой кристаллической пленки для полупроводников, которая позволяет электронам двигаться в семь раз быстрее, чем в традиционных полупроводниках. Это открытие может значительно повлиять на эффективность электронных устройств.
Исследование, опубликованное в журнале Materials Today Physics, описывает создание пленки из кристаллического материала под названием тернарный тетрадимит. Толщина пленки составляет всего 100 нанометров, что примерно в тысячу раз меньше толщины человеческого волоса. Для ее создания использовался процесс молекулярной эпитаксии пучков , позволяющий строить материал атом за атомом с минимальными дефектами.
Применив электрический ток к пленке, ученые зафиксировали рекордную скорость движения электронов – 10 000 см²/В-с. Для сравнения, электроны в стандартных кремниевых полупроводниках движутся со скоростью около 1 400 см²/В-с, а в традиционных медных проводах – еще медленнее. Высокая подвижность электронов означает лучшую проводимость, что в свою очередь ведет к созданию более эффективных и мощных электронных устройств, которые выделяют меньше тепла и потребляют меньше энергии.
Микроскопическая кристаллическая структура пленки с минимальными дефектами позволяет электронам двигаться с высокой подвижностью. Исследователи сравнивают свойства этой пленки с “шоссе без пробок”, подчеркивая важность таких материалов для более эффективных и устойчивых электронных устройств.
Потенциальные применения включают носимые термоэлектрические устройства, преобразующие тепло в электричество, и спинтронные устройства, использующие спин электронов для обработки информации. Электронная подвижность в материале измерялась в очень холодной среде под воздействием магнитного поля. Ученые пропускали через пленку электрический ток и измеряли квантовые колебания, которые происходят при изменении электрического сопротивления в ответ на магнитное поле.
Даже небольшие дефекты в материале могут повлиять на подвижность электронов, поэтому ученые надеются, что дальнейшее совершенствование процесса создания пленки приведет к еще лучшим результатам. Это исследование показывает, что правильное управление сложными системами может привести к значительным улучшениям, открывая путь к созданию более тонких пленок и новых технологий в области спинтроники и носимых термоэлектрических устройств.