Nye superledende hybridkrystaller udviklet på Københavns Universitet – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Niels Bohr Institutet > Nyheder > Nyheder 2015 > Nye superledende hybri...

12. januar 2015

Nye superledende hybridkrystaller udviklet på Københavns Universitet

Nano-elektronik -

En ny type ’nanowire’ krystaller som sammensmelter halvledende og metalliske materialer på atomar skala kan skabe fundamentet for fremtidens superledende elektronik. Forskere ved Københavns Universitet står bag gennembruddet, der har store perspektiver.

Thomas Sand Jespersen og Peter Krogstrup ses her i laboratoriet på Nano-Science Center ved Niels Bohr Institutet, hvor de forsker i nanowire krystaller, som er ekstremt tynde nano-krystaltråde, der bruges i udviklingen af nye elektroniske komponenter til for eksempel transistorer og solceller.

Udviklingen og kvaliteten af ekstremt små elektroniske kredsløb er afgørende for, hvordan og hvor godt fremtidens computere og andre elektroniske apparater kommer til at fungere. Det nye materiale, som består af både halvleder og metal, har en speciel superledende egenskab ved meget lave temperaturer, og materialet kan få en central rolle for udviklingen af fremtidens elektronik.

- Vores nye materiale er født som en hybrid mellem en halvledende nanowire og den elektroniske kontakt. Dermed har vi opfundet en måde at lave en perfekt overgang mellem nanowire og en superleder på. Superlederen er i dette tilfælde aluminium. Det er der store perspektiver i, siger lektor Thomas Sand Jespersen, som har arbejdet inden for feltet i mere end 10 år, hvor forskningen i nanowire krystaller har eksisteret på Nano-Science Center ved Niels Bohr Institutet.

Nanowire og kontakt dyrket på én gang

Nanowires er ekstremt tynde nano-krystaltråde, der bruges i udviklingen af nye elektroniske komponenter for eksempel transistorer og solceller. En del af udfordringen ved at arbejde med nanowires er at skabe en god overgang mellem disse nanowires og en elektrisk kontakt til omverdenen. Indtil nu har forskere - ikke bare på Niels Bohr Institutet, men over hele verden dyrket nanowires og efterfølgende kontaktet hver en for sig, men med den nye fremgangsmåde, er både kvaliteten og reproducerbarheden af kontakten blevet mærkbart bedre.

Nanowiren her består nye superledende hybridkrystaller som sammensmelter halvledende og metalliske materialer på atomar skala. Interface mellem halvleder og metal er perfekt og udgør de nye superledende hybridkrystaller, som på sigt kan være fundamentet for fremtidens elektronik.

- Atomerne sidder ordnet i et perfekt gitter i nanowire krystallen, ikke bare i halvleder-delen og metallet, men også i overgangen mellem de to meget forskellige komponenter, hvilket er bemærkelsesværdigt i sig selv. Man kan sige, at det er den ultimative grænse for, hvor perfekt en overgang man kan forestille sig mellem en nanowire-krystal og en kontakt. Det åbner selvfølgelig for mange muligheder for at lave nye typer elektronik-komponenter på nano-skalaen, og det betyder ikke mindst, at vi kan studere de elektriske egenskaber med meget større præcision end tidligere, siger adjunkt Peter Krogstrup, der har arbejdet intenst i laboratoriet med at udvikle kontakten.

Chip med milliarder af hybrider

Forskergruppen har i deres publikation i Nature Materials dels demonstreret denne perfekte kontakt og dens egenskaber og desuden vist, at de kan lave en chip med mange milliarder identiske halvleder-metal nanowire hybrider.

Materialer bestående af helt rene grundstoffer varmes op indtil man har opnået et bestemt tryk. Derefter bliver en lille port ind til et vacuumkammer åbnet, og der skydes et kontrolleret beam af atomer ind på et halvleder-substrat, hvorefter de små krystaller former sig.

- Vi tror, at denne nye fremgangsmåde på sigt kan udgøre fundamentet for fremtidens superledende elektronik, og derfor er forskningen interessant for de største elektronikvirksomheder, siger Thomas Sand Jespersen, der sammen med Peter Krogstrup er en del af forskningscentret Center for Quantum Devices. Centret, der ledes af professor Charles Marcus, har et tæt forskningssamarbejde med Microsoft, og forskningen er yderligere støttet af Carlsbergfonden, Lundbeckfonden og Danmarks Grundforskningsfond.

Peter Krogstrup, Adjunkt, Center for Quantum Devices, Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet, 2671 5191, krogstrup@nbi.ku.dk

Thomas Sand Jespersen Lektor, Center for Quantum Devices, Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet, 28750164, tsand@nbi.ku.dk