Een nieuw type 'nanodraad'-kristallen die halfgeleidende en metalen materialen op atomaire schaal samensmelten, zou de basis kunnen leggen voor toekomstige halfgeleidende elektronica. Onderzoekers van de Universiteit van Kopenhagen staan ​​achter de doorbraak, die een groot potentieel heeft.

De ontwikkeling en kwaliteit van extreem kleine elektronische circuits zijn van cruciaal belang voor hoe en hoe goed toekomstige computers en andere elektronische apparaten zullen functioneren. Het nieuwe materiaal, bestaande uit zowel een halfgeleider als metaal, heeft een bijzondere supergeleidende eigenschap bij zeer lage temperaturen en zou een centrale rol kunnen spelen in de ontwikkeling van toekomstige elektronica.

"Ons nieuwe materiaal is geboren als een hybride tussen een halfgeleidende nanodraad en zijn elektronische contact. Zo hebben we een manier uitgevonden om een ​​perfecte overgang te maken tussen de nanodraad en een supergeleider. De supergeleider is in dit geval aluminium. Er zit een groot potentieel in , " zegt universitair hoofddocent Thomas Sand Jespersen, die al meer dan 10 jaar in het veld werkt, sindsdien bestaat er onderzoek naar nanodraadkristallen in het Nano-Science Center van het Niels Bohr Institute.

Nanodraad en contact tegelijkertijd gevormd

Nanodraden zijn extreem dunne nanokristaldraden die worden gebruikt bij de ontwikkeling van nieuwe elektronische componenten, zoals transistors en zonnecellen. Een deel van de uitdaging van het werken met nanodraden is het creëren van een goede overgang tussen deze nanodraden en een elektrisch contact met de buitenwereld. Tot nu toe, onderzoekers, niet alleen bij het Niels Bohr Instituut, maar van over de hele wereld, hebben gekweekte nanodraden en het contact afzonderlijk. Echter, met de nieuwe aanpak zowel de kwaliteit als de reproduceerbaarheid van het contact is aanzienlijk verbeterd.

"De atomen zitten in een perfect geordend rooster in het nanodraadkristal, niet alleen in de halfgeleider en het metaal, maar ook in de overgang tussen de twee zeer verschillende componenten, wat op zich al veelzeggend is. Je zou kunnen zeggen dat het de ultieme grens is aan hoe perfect een overgang kan zijn tussen een nanodraadkristal en een contact. Dit biedt natuurlijk veel mogelijkheden om nieuwe soorten elektronische componenten op nanoschaal te maken en met name dit betekent dat we de elektrische eigenschappen veel nauwkeuriger kunnen bestuderen dan voorheen, " legt universitair docent Peter Krogstrup uit, die hard heeft gewerkt in het laboratorium om het contact te ontwikkelen.

Chips met miljarden nanodraadhybriden

In hun publicatie in Natuurmaterialen , de onderzoeksgroep heeft dit perfecte contact en de eigenschappen ervan aangetoond en ook aangetoond dat ze een chip kunnen maken met miljarden identieke halfgeleider-metaal nanodraadhybriden.

"We denken dat deze nieuwe aanpak uiteindelijk de basis kan vormen voor toekomstige supergeleidende elektronica, en daarom is het onderzoek naar nanodraden interessant voor de grootste elektronicabedrijven, ", zegt Thomas Sand Jespersen. Zowel Peter Krogstrup als Thomas Sand Jespersen maakt deel uit van The Center for Quantum Devices onder leiding van professor Charles Marcus, en ze hebben een nauwe onderzoekssamenwerking met Microsoft. Het onderzoek wordt verder ondersteund door de Carlsberg Foundation en de Lundbeck Foundation.