新的閘控式高遷移率裝置基於鈦酸鍶
2023 年 7 月 19 日 - 由 Ingrid Fadelli 報導
介紹
鈦酸鍶（SrTiO3）是一種鍶和鈦的氧化物，具有鈣鈦礦結構，具有許多優點，包括自旋-軌道耦合、電子可調性和非常規超導性。與鋁或鈮等常規金屬的超導性相比，鈦酸鍶的超導性在低電子密度下持續存在，可以透過施加電壓進行控制。鈦酸鍶的獨特性質使其成為量子技術發展的有前景的材料。然而由於鈦酸鍶奈米結構中存在著高水平的無序性，迄今為止，這些裝置的開發一直相當具有挑戰性。
近期，斯坦福大學、SLAC 國家加速器實驗室和其他研究機構的研究人員實現了基於鈦酸鍶的新型閘控式裝置，這些裝置具有高電子遷移率。這些裝置在《Nature Electronics》上發表的一篇論文中介紹，可以傳輸量化電荷，這對於鈦酸鍶的量子技術發展具有重要的影響。
研究發現
研究人員透過仔細研究設計了一種獨特的裝置，使其能夠透過離散的子能階通道傳輸量子化電荷。這些裝置基於鈦酸鍶的二維電子氣通道和離子液體閘，由一層薄的氧化鉿屏障分隔。
研究人員還改進了鈦酸鍶中的無序性。他們採取了一項由 David Goldhaber-Gordon 的研究小組進行的早期研究方案，這項研究由 Patrick Gallagher 領導，重點是離子液體閘控鈦酸鍶裝置。然而這些裝置太寬，無法展示任何量子化效應。然而研究小組發現，透過在離子液體和鈦酸鍶之間插入一層非常薄的六方硼氮化物，可以顯著減少裝置中的無序性和雜質。
研究成果和展望
利用他們的設計策略，研究人員成功製造了基於鈦酸鍶的閘控式高遷移率裝置，可以傳輸量子化電荷。未來，他們的工作可能成為開發使用鈦酸鍶進行量子傳輸的新型奈米裝置的藍圖，這可能有助於創造有前景的超導或拓撲量子位。
The Next Step in Quantum Technology
編輯評論
本篇文章介紹了一項關於利用鈦酸鍶製造新型閘控式高遷移率裝置的研究成果。鈦酸鍶的特殊性質以及研究人員的新型設計策略為鈦酸鍶在量子技術領域的應用鋪平了道路。
然而這項研究還存在一些未解決的科學問題，例如“Y 形”次能帶的起源以及它與自旋分裂之間的關係。研究人員希望能在後續實驗中對此進行進一步的研究和說明。
鈦酸鍶作為一種具有潛力的材料，有望在量子訊息技術和超導領域發揮重要作用。研究人員表示希望將鈦酸鍶開發成一個量子訊息技術平臺的一部分。
這項研究的成功將為未來超導和拓撲量子位的開發提供重要參考。然而仍然需要進一步的研究和實驗來解決一些未解決的科學問題以及進一步改進這些裝置的效能。
結論
在本篇文章中，我們介紹了一項關於利用鈦酸鍶製造新型閘控式高遷移率裝置的研究成果。鈦酸鍶的獨特性質和研究人員的新型設計策略為鈦酸鍶在量子技術領域的應用鋪平了道路。未來的研究和實驗將繼續解決一些未解決的科學問題，並改進這些裝置的效能，從而為量子訊息技術和超導領域的發展做出更大的貢獻。
關鍵詞：
最新技術、鈦酸鍶、閘控式、高遷移率、裝置
