新拓撲絕緣體有可預測的最大能隙

2021-01-07 人民網

原標題：新拓撲絕緣體有可預測的最大能隙

美國猶他大學的研究人員創建出一種新的拓撲絕緣體，其可作為矽半導體頂部金屬層的特殊材料，將使超高速計算機在室溫下執行快速運算成為可能。該項研究成果刊登在近日美國《國家科學院學報》上。

這種新的拓撲絕緣體，其裡面猶如絕緣體，而其外部可導電，為量子計算機和快速自旋電子元件鋪平了道路。

量子計算機是一種遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算的裝置，可同時進行上百萬次的運算，而目前的普通計算機只能逐條計算，前者的運算速度比後者高出逾10萬億倍。其在大型數據中心、安全系統和加密等領域將有多種用途。自旋電子學是利用電子自旋稟性對電子進行操控的新技術。自旋電子器件可以用於編碼及在電子電路和計算機傳輸信息。

拓撲絕緣體於10年前被發現，其是一類有望使計算機加速的材料。科學家一直在試圖創建一個大能隙的拓撲絕緣體，因為較大的能隙能夠允許電子在材料表面導電，以使計算機能夠在室溫下操作時保持穩定。

據物理學家組織網報導，該研究團隊發現，將鉍金屬沉積在矽上，可能會形成更穩定的大能隙拓撲絕緣體。而且同樣重要的是，這個過程成本低，並與目前廣泛存在的普遍矽半導體製造技術很容易整合。研究人員說，可以把它放在矽裡，與現有的半導體技術「聯姻」。這是非常重要的，它使得更多的實驗變得可行和切合實際。

由於鉍層自動鍵合，但是電子從矽層電子隔離，其會創建一個大的能隙。研究人員說：「它就是曾經預測的最大能隙，將使以拓撲絕緣體為基礎的設備或計算機在室溫應用成為可能。」 （華凌）

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