來自德國維爾茨堡—德累斯頓卓越集群ct.qmat研究團(tuán)隊(duì)的物理學(xué)家們研發(fā)出了首款由鋁鎵砷制成的半導(dǎo)體器件。此項(xiàng)非凡的研究成果已經(jīng)發(fā)布在近期的《自然·物理學(xué)》期刊中。

這款量子半導(dǎo)體具備了成年態(tài)拓?fù)溱吥w效應(yīng)，即無論面臨何種材料變形或外在干擾，其邊緣流動(dòng)（藍(lán)色圓圈）的電子依然能夠保證高度穩(wěn)定性，堪稱微型拓?fù)潆娮悠骷I(lǐng)域的重大技術(shù)突破。

其獨(dú)特的拓?fù)溱吥w效應(yīng)使得量子半導(dǎo)體設(shè)備上各個(gè)觸點(diǎn)之間的電流完全獨(dú)立于任何雜質(zhì)或外來擾動(dòng)，無須進(jìn)一步提高材料純凈度，這對于目前高昂的材料純化成本來說是極為有利的。這種精準(zhǔn)而敏捷的拓?fù)淞孔硬牧嫌绕溥m用于功率密集的應(yīng)用場景?；诜€(wěn)定且精確度高的新開發(fā)量子半導(dǎo)體，這種拓?fù)淦骷⒊蔀?a target="_blank">傳感器工程研究中一個(gè)非常具有潛力的創(chuàng)新選擇。

研究團(tuán)隊(duì)通過巧妙地設(shè)計(jì)材料和觸點(diǎn)布局，于超低溫與強(qiáng)大磁場環(huán)境下成功誘導(dǎo)產(chǎn)生了拓?fù)湫?yīng)。他們采取了二維半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，利用觸點(diǎn)邊緣的電阻變化直觀展示了拓?fù)湫?yīng)。

團(tuán)隊(duì)成員解釋道，新的量子器件中的電流-電壓關(guān)系由于拓?fù)溱吥w效應(yīng)得以有效維護(hù)，電子被牢固束縛在邊緣范圍內(nèi)。即使在半導(dǎo)體材料中混入了雜質(zhì)，電流仍然保持穩(wěn)定流動(dòng)。更值得關(guān)注的是，該觸點(diǎn)能夠敏感地感應(yīng)到極其細(xì)微的電流或電壓波動(dòng)。這些特性使得拓?fù)淞孔悠骷貏e適宜制作超小型高精密傳感器以及放大器等。