当半导体变成超导体时会发生什么?

研究人员通过精确的原子工程将常见的半导体锗变成了超导体。这一进步可以通过消除能量损失来彻底改变未来的电子学和量子电路。多年来,研究人员一直致力于设计能够充当超导体的半导体材料,从而显着提高计算机芯片等技术的性能和效率 [...]

来源:SciTech日报
约瑟夫森结结构——由两个超导体和一个薄的非超导势垒制成的量子器件——使用不同形式的锗 (Ge):超级Ge(金)、半导体Ge(蓝色)和晶圆级规模的超级Ge。使用这种新材料堆叠可以在晶圆级上创建数百万个约瑟夫森结像素(10 微米见方)。插图显示了在半导体 Ge 的同一基质上的 Super-Ge 的晶体形式,这是晶体约瑟夫森结的关键。图片来源:Patrick Strohbeen/纽约大学

研究人员通过精确的原子工程将常见的半导体锗变成了超导体。这一进步可以通过消除能量损失来彻底改变未来的电子学和量子电路。

多年来,研究人员一直致力于设计能够充当超导体的半导体材料,从而显着提高计算机芯片和太阳能电池等技术的性能和效率。将这两种特性结合起来可以为更快、节能的设备打开大门,并帮助为下一代量子系统提供动力。

事实证明,将这一愿景变为现实非常困难。硅和锗等材料是当今电子产品的基础,但它们一直抵制实现超导性的努力,因为保持无缝电子运动所需的精确原子结构非常具有挑战性。

一个国际科学家团队现已向前迈出了重要一步。在最近的《自然纳米技术》研究中,他们报告称创造了一种具有超导体性质的锗。该材料可以无任何电阻地承载电流,使电力无限循环而无能量损失。这一突破可能为更快、更高效、功耗更低的电子产品铺平道路。

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