Создан гибридный материал для электроники будущего

Фото из открытых источников

Российскими учеными в составе широкой международной группы совершён значительный прорыв в кластере материалов с топологическими свойствами. В итоге создан новый гибридный материал на базе бислоя висмута и семейства материалов MnBi₂Te₄, обладающий уникальными электронными и магнитными свойствами.

Исследование открывает оптимистичные перспективы для производства электронных устройств нового поколения, сообщают авторы публикации в журнале Materials Today Advances. В частности, специалисты лаборатории фотоэлектронной спектроскопии квантовых функциональных материалов Центра перспективных методов мезофизики и нанотехнологий МФТИ уточняют: создан материал, в котором свойства бислоя висмута и магнитной подложки взаимодействуют особым образом. Что позволяет тоньше настраивать электронные свойства материала и формировать новые квантовые состояния.

Топологическими изоляторами называют материалы, обладающими свойствами изолятора внутри, но проводящими электрический ток по поверхности. Одним из наиболее перспективных 2D топологических материалов считаются сверхтонкие пленки висмута. Но когда к ним добавили магнитные свойств подложки из MnBi₂Te₄, то удалось получить уникальные эффекты. Подложка используется как магнитный топологический изолятор. Подобные гетероструктуры будут полезны для создания квантовых устройств. В частности, стабильных и эффективных кубитов, спинтронных устройств.

Применив фотоэлектронную спектроскопию с угловым разрешением, учёные сумели детально изучить электронную структуру полученных образцов, чтобы понять новые аспекты взаимодействия между бислоем висмута и топологическим изолятором в качестве подложки.

В частности, было обнаружено новое электронное состояние на границе раздела между бислоем висмута и магнитной подложкой. Ученым удалось предсказать состояния с высоким числом Черна, а значит, и получать волновую функцию, описывающую топологический изолятор. Что касается практического применения, то открытия помогут в недалёком будущем создавать новые устройства с высокой энергоэффективностью и стойкостью к внешним воздействиям.