Получено сверхпроводящее состояние германия при атмосферном давлении: сверхпроводящие чипы близки к реальности
Большая часть химических элементов обретают свойства сверхпроводимости при низких температурах либо большом давлении. Сейчас не получалось перевести в такое состояние только кое-какие из них, к примеру, медь, серебро, золото, а из полупроводников – германий. Германские ученые из Дрезденского НИИ продемонстрировали, что высоколегированный германий может переходить в сверхпроводящее состояние при атмосферном давлении.
Результаты работы размещены в издании Physical Review Letters (Superconducting state in a gallium-doped germanium layer at low temperatures).
При низких температурах беспримесные полупроводники, как мы знаем, покупают свойства диэлектриков, а потому для демонстрации результата сверхпроводимости их, разумеется, нужно легировать. В данной работе для легирования употреблялись ионы галлия, каковые вводились в структуру материала способом ионной имплантации. В следствии был взят слой примесного полупроводника толщиной 60 нм, причем на каждые 100 атомов германия в нем приходилось около 6 атомов галлия.
По окончании завершения легирования «поврежденную» кристаллическую решетку полупроводника нужно вернуть: для этого поверхность материала скоро (в течение нескольких миллисекунд) нагревают.
Вот так видит живописец процесс получения сверхпроводящего германия. Ионы галлия (продемонстрированы синим) попадают вовнутрь материала. Образуются куперовские пары (красные), и германий преобразовывается в сверхпроводник. (Изображение: Sander Munster, Kunstkosmos)
Полученная полупроводниковая структура переходит в сверхпроводящее состояние при температуре около 0,5 К; ученые, но, сохраняют надежду поднять данный показатель методом трансформации определенных параметров ионной отжига и имплантации. Говоря о преимуществах нового материала, авторы кроме этого отмечают необычно высокое значение критического магнитного поля (большой величины напряженности, при которой магнитное поле еще не попадает в полупроводник) для данной температуры.
Примечательно, что германий, использовавшийся для того чтобы изготовить транзисторов, на данный момент фактически «забыт» производителями электроники в связи с переходом на кремний. Но специалисты предвещают вероятное восстановление интереса к этому материалу, потому, что на его базе возможно создавать более миниатюрные схемы большого быстродействия.