Credito:FLEET
I ricercatori FLEET hanno raggiunto un traguardo significativo nella ricerca di un transistor topologico funzionale nel 2017, utilizzando un campo elettrico applicato per commutare la modalità di conduzione elettronica di un materiale topologico.
Un elettrodo 'gate' è stato utilizzato per commutare la modalità di conduzione nel materiale topologico Na 3 Bi.
N / A 3 Bi è un semimetallo di Dirac topologico (TDS), un materiale che è stato chiamato "grafene 3-D".
"Gli elettroni che viaggiano all'interno di un TDS si comportano in modo simile al grafene, muovendosi relativisticamente (cioè, come se non avessero massa), " spiega il dottor Mark Edmonds, investigatore associato della FLEET, un coautore sulla carta.
La modalità di conduzione nel TDS è stata commutata tra conduzione di "tipo n" (in cui la corrente è trasportata da elettroni) e conduzione di "tipo p" (in cui la corrente è trasportata da lacune - effettivamente, elettroni mancanti).
L'opera ha rappresentato il primo successo, semplice, transistor a film sottile costituito da un semimetallo topologico e il primo transistor realizzato da Na 3 Bi.
Essendo il primo transistor realizzato con un semimetallo Dirac topologico allo stato solido, forma a film sottile, ciò dimostra che la tecnologia è suscettibile di elaborazione in dispositivi elettronici su vaste aree.
Come prima dimostrazione che le proprietà elettroniche possono essere manipolate con successo da un campo elettrico applicato, è stato anche un passo verso una più complessa, transistor topologici commutabili.
Nel complesso, transistor topologici commutabili, la chiave è la capacità di cambiare un materiale tra un isolante convenzionale, e lo stato topologico. Idealmente, tale commutazione sarebbe realizzata tramite un campo elettrico indotto da una tensione applicata all'elettrodo di gate del transistor.
Tale tecnologia utilizzerebbe un semimetallo Dirac topologico come materiale del canale, bilanciato tra un isolante convenzionale e un isolante topologico.
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"Questi risultati rendono il semimetallo topologico Dirac Na 3 Una piattaforma incredibilmente fertile per esplorare alcune nuove aree della fisica molto eccitanti, " dice lo studente di Ph.D. FLEET James Collins, coautore dello studio.
"Significa Na 3 Bi è un punto di partenza ideale per realizzare il controllo sulle proprietà topologiche di un materiale."
Questo lavoro è quindi un passo significativo verso due obiettivi chiave per il tema di ricerca 1 di FLEET, che cerca di sviluppare percorsi elettronici a resistenza ultrabassa tramite materiali topologici:
Il progetto ha rappresentato una collaborazione interdisciplinare di successo tra esperti in crescita di film sottili e caratterizzazione elettronica presso la Monash University, e modellazione teorica guidata dal ricercatore associato FLEET Dr. Shaffique Adam presso l'Università Nazionale di Singapore.
Lo studio è stato pubblicato su Materiali per la revisione fisica nell'ottobre 2017, vol. 1, problema 5.
Transistori topologici e FLEET
Il passaggio riuscito di un materiale dall'isolante convenzionale all'isolante topologico è un passo importante verso i transistor topologici.
Gli isolanti topologici sono nuovi materiali che si comportano come isolanti elettrici al loro interno, ma possono portare una corrente lungo i loro bordi. A differenza di un percorso elettrico convenzionale, tali percorsi di bordo topologici possono trasportare corrente elettrica con dissipazione di energia prossima allo zero, il che significa che i transistor topologici possono commutare senza bruciare energia. I materiali topologici sono stati riconosciuti nel Premio Nobel per la Fisica 2016.
I transistor topologici cambierebbero, " proprio come un transistor tradizionale. L'applicazione di un potenziale di gate scambierebbe i percorsi dei bordi in un Na 3 Bi-canale tra l'essere un isolante topologico ('on') e un isolante convenzionale ('off').
