ژرمانیم به حالت ابررسانایی رسید؛ پیشرفتی قابل توجه در مسیر الکترونیک بدون هدر رفت انرژی
به نقل از سایتکدیلی و با استناد به گزارش ایتنا، این پیشرفت که در مجله Nature Nanotechnology منتشر شده، گامی حیاتی در راستای تولید تراشهها و مدارهایی است که قادر به عبور جریان برق بدون هیچ گونه مقاومتی باشند و بدین ترتیب انرژی را به طور کامل حفظ کنند.
به مدت سالها، هدف محققان این بوده است تا موادی با ویژگیهای دوگانه نیمهرسانایی و ابررسانایی را توسعه دهند تا کارایی رایانهها، سلولهای خورشیدی و سیستمهای کوانتومی را بهبود بخشند. اما موادی همچون سیلیسیوم و ژرمانیم، که پایه فناوریهای کنونی را تشکیل میدهند، به دلیل چالشهای موجود در حفظ نظم اتمی لازم برای حرکت آزاد الکترونها، در دستیابی به ابررسانایی با ناکامی مواجه بودهاند.
در این تحقیقات جدید، پژوهشگران با تزریق کنترلشده عنصر گالیم به داخل ژرمانیم، موفق به شکلدهی ساختاری پایدار شدند که در دمای ۳.۵ کلوین (تقریباً ۴۵۳- درجه فارنهایت) بدون هیچ مقاومتی عملکرد میکند. این فرآیند که با نام «دوپینگ» شناخته میشود، از طریق یک روش رشد لایهای به نام Molecular Beam Epitaxy پیادهسازی گردیده است که امکان قرار دادن کنترلشده اتمهای گالیم در شبکه بلوری ژرمانیم را فراهم میآورد. این رویکرد نسبت به روشهای قدیمیتر، که منجر به ناپایداری ساختاری میشدند، تنها تغییرات اندکی در شکل کریستالی ایجاد کرده اما رسانایی کامل را حفظ نموده است.
ژرمانیم و سیلیسیوم هر دو عنصرهایی از گروه چهارم با ساختار الماس هستند و الکترونهای آنها در بین فلزات و عایقها قرار دارد. برای تبدیل این عناصر به ابررسانا، لازم است چیدمان اتمی به گونهای اصلاح شود که الکترونها بتوانند بهصورت جفتی و بدون مانع در شبکه بلوری حرکت کنند. اکنون با کنترل دقیق این ساختار در ژرمانیم، پژوهشگران گام بلندی در درک و مهندسی ابررسانایی در نیمههادیها برداشتهاند.
