Кристаллические квантовые частицы могут стать основой электроники совершенно нового типа - «Наука и технологии»

Подобно монокристаллическому кремнию, кардинально изменившему мир электроники более 60 лет назад, кристаллические квантовые частицы, кристаллы, изготовленные из других кристаллов, могут стать основой электроники совершенно нового типа. Исследователи из Корнуэльского университета буквально "вылепили" двухмерные суперструктуры из монокристаллических "стандартных блоков". Используя несколько химических процессов, нанокристаллы свинца-селена были объединены в большие кристаллы и соединены вместе, чтобы сформировать квадратные суперрешетки с определенной атомарной структурой.

Каждый из кристаллов, имеющий размер порядка 5 нанометров, не связан с другими кристаллами посредством некоего вещества-посредника. Атомарная структура каждого кристалла является своего рода продолжением структуры других кристаллов. За счет этого и за счет некоторых эффектов квантовой механики электрические свойства материала значительно превосходят свойства существующих полупроводниковых монокристаллических материалов. И эти свойства позволяют материалу демонстрировать высокую эффективность при управлении движением электрических зарядов, при поглощении энергии или при излучении света.

Сильная связь между нанокристаллами приводит к формированию энергетических групп, свойствами которых можно управлять на этапе производства, изменяя соответствующим образом структуру синтезируемого материала. Этот этап является первым шагом к обнаружению и синтезу ряда искусственных материалов с уникальной электронной структурой и с параметрами, во много раз превосходящими свойства материалов естественного происхождения.

К сожалению, корнуэльским исследователям еще не удалось синтезировать кристаллический квантовый материал с идеальной структурой. В процессе производства в структуре материала возникло множество дефектов, связанных с различной формой исходных кристаллов. Эти дефекты являются источником некоей доли хаотичности в поведении электрических зарядов и они служат ограничением для волновой функции электронов.

Тем не менее, ученые уже работают в этом направлении. Используя возможности рентгеновской кристаллографии, они разрабатывают технологии синтеза, которые позволят получать абсолютно одинаковые кристаллы. И когда такая технология синтеза будет найдена, на белом свете может появиться еще одна весьма перспективная альтернатива кремнию в электронике.