Невероятному прогрессу полупроводниковых технологий мы обязаны тому, что однажды учёные научились получать полупроводники удивительной чистоты, с ничтожно малым числом примесей и дефектов. Причём речь идёт не просто о минимизации примесей и дефектов, а об их контроле. Невозможно получить полупроводниковое устройство с необходимыми характеристиками, если заранее не получить материал со строго выверенным составом. Теперь оказалось, что дефекты в полупроводниковых материалах могут содержать электроны с угловым моментом или спином, способные хранить и обрабатывать информацию. Эту "спиновую степень свободы" можно использовать для различных целей, таких как измерение магнитных полей или создание квантовых сетей.
Группа исследователей под руководством профессора Грега Фукса из Корнеллского университета отправилась на поиски таких спинов в популярном полупроводниковом материале - нитриде галлия. И к их удивлению, они обнаружили два различных вида дефектов, один из которых можно манипулировать для будущих квантовых приложений. Исследование было опубликовано в журнале Nature Materials, а ведущим автором стал докторант Цзялун Луо.
Дефекты также являются причиной окраски драгоценных камней, таких как алмазы. Например, розовые бриллианты получают свой оттенок благодаря дефектам, называемым центрами азотных вакансий. Однако существует еще множество центров окраски, которые предстоит идентифицировать, даже в широко используемых материалах.
Нитрид галлия является зрелым полупроводником, который был разработан для высокочастотной электроники. Он широко используется в различных устройствах, включая зарядные устройства для компьютеров и электромобилей. Однако, с точки зрения материала с квантовыми дефектами, нитрид галлия еще мало исследован.
Чтобы найти спиновую степень свободы в нитриде галлия, исследователи объединились с другими учеными, включая профессора Фархана Рана и докторанта Ифэя Гэна, с которыми они ранее работали над этим материалом. Группа использовала конфокальную микроскопию для идентификации дефектов и изучения их свойств при комнатной температуре.
Источник:
Цзялун Луо и др., Оптически обнаруженный при комнатной температуре магнитный резонанс одиночных спинов в GaN (Jialun Luo et al, Room temperature optically detected magnetic resonance of single spins in GaN), Nature Materials (2024). DOI: 10.1038/s41563-024-01803-5
-------------------------------------
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, реакциями и комментариями, а также подписавшись на наши страницы на других площадках и на сервисе поддержки авторов Бусти. Ссылки найдёте в описании канала. Заранее спасибо!