Некоторые многослойные полупроводники обладают необычным свойством — несимметричной проводимостью. Теперь ученые выяснили, где именно возникает этот эффект. Оказалось, что он зарождается только на особой границе между твердыми «слоями» полупроводника, которые отличаются по электронным свойствам. Это опровергает существующие предположения, что несимметричная проводимость возникает вне зависимости от окружения. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ). 

 
В целом цикле работ группа ученых из Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова (Москва), Физического института им. П. Н. Лебедева РАН (Москва), Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова (Новосибирск) с коллегами из Регенсбургского университета (Германия) исследовала фотопроводимость в многослойных полупроводниках при облучении лазером. Фотопроводимость — это явление, при котором материал меняет способность пропускать через себя электрический ток при электромагнитном облучении.

 
Исследователи выяснили, что в полупроводниках особого строения — твердых растворах, где в верхних слоях находятся атомы тяжелых химических элементов, а ниже они постепенно замещаются более легкими, тем самым создавая градиент,— фотопроводимость ведет себя весьма необычно. Она несимметрична, то есть отличается (в одних случаях выше или ниже, чем в других) относительно направления магнитного поля, а также для двух симметрично расположенных пар контактов, измеряющих силу тока. Дальнейшие исследования показали, что этот эффект связан с еще одним необычным явлением: при воздействии лазерного излучения ток в полупроводнике протекает не «от плюса к минусу», а по кругу вдоль его края, то есть создает своеобразное кольцо, охватывающее полупроводник. Механизм такого феномена пока неясен.

 
elektron.JPG
 

 
Тем не менее, чтобы в дальнейшем исследовать причину этого явления, было важно установить, в каком именно месте сложной «слоистой» структуры возникает несимметричная фотопроводимость. В нынешних исследованиях ученые показали, что она появляется только на особой границе, где слой проводника, не содержащий атомов тяжелых металлов, переходит в слой с тяжелыми металлами, такими как ртуть. Последний из-за тяжелых атомов работает как топологический изолятор — тип полупроводника, на поверхности которого возникают так называемые дираковские двумерные электронные состояния. Это явление, при котором электроны атомов обладают нулевой эффективной массой, то есть движутся при приложении электрического напряжения так, как если бы обладали массой, равной нулю, а также не рассеиваются на примесях и дефектах полупроводника, тем самым увеличивая его проводимость.​

 
elektron1.JPG
 

 
«О практическом использовании топологических изоляторов на сегодняшний день говорить преждевременно. Но наличие в них особых электронных состояний делает их привлекательными для использования в электронике, ведь это свойство позволяет материалу эффективно проводить электрический ток. Кроме того, такие состояния очень устойчивы к различным повреждениям: например, если испортить поверхность полупроводника, они никуда не исчезнут. Однако чтобы использовать ценные свойства топологических изоляторов на практике, необходимо еще много серьезных исследований», — рассказывает руководитель гранта РНФ Дмитрий Хохлов, член-корреспондент РАН, профессор, доктор физико-математических наук, руководитель лаборатории физики полупроводников физического факультета МГУ.

 
Использованы материалы статьи Distinction between electron states formed at topological insulator interfaces with the trivial phase and vacuum; A. S. Kazakov, A. V. Galeeva, A. I. Artamkin, A. V. Ikonnikov, L. I. Ryabova, S. A. Dvoretsky, N. N. Mikhailov, M. I. Bannikov, S. N. Danilov & D. R. Khokhlov; журнал Scientific Reports, июнь 2021 г.

Источники

Как использовать электрон с нулевой эффективной массой
Коммерсантъ (kommersant.ru/nauka), 07/07/2021
Физики определили, где именно возникает несимметричная фотопроводимость в многослойных полупроводниках
Поиск (poisknews.ru), 08/07/2021
Ученые исследовали фотопроводимость в многослойных полупроводниках при облучении лазером
Научная Россия (scientificrussia.ru), 08/07/2021
Физики определили, где именно возникает несимметричная фотопроводимость в многослойных полупроводниках
Российская национальная нанотехническая сеть (rusnanonet.ru), 08/07/2021
Как использовать электрон с нулевой эффективной массой
Российский научный фонд (rscf.ru), 08/07/2021
Как использовать электрон с нулевой эффективной массой
Российский научный фонд (рнф.рф), 08/07/2021
Физики определили, где именно возникает несимметричная фотопроводимость в многослойных полупроводниках
Российский научный фонд (rscf.ru), 08/07/2021
Физики определили, где именно возникает несимметричная фотопроводимость в многослойных полупроводниках
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова (msu.ru), 08/07/2021
Физики определили, где именно возникает несимметричная фотопроводимость в многослойных полупроводниках
Новости энергетики (ruscable.blogspot.com), 08/07/2021
Физики определили, где именно возникает несимметричная фотопроводимость в многослойных полупроводниках
RusCable.Ru, 08/07/2021
Физики определили, где именно возникает несимметричная фотопроводимость в многослойных полупроводниках
Technovery.com, 09/07/2021
Ученые выяснили, где в многослойных полупроводниках возникает несимметричная фотопроводимость
Рамблер/новости (news.rambler.ru), 09/07/2021
Как использовать электрон с нулевой эффективной массой
Crocothemes.com, 09/07/2021
Ученые выяснили, где в многослойных полупроводниках возникает несимметричная фотопроводимость
InScience.News, 09/07/2021
Ученые исследовали фотопроводимость в многослойных полупроводниках при облучении лазером
Nanonewsnet.ru, 10/07/2021
Физики выяснили, как возникает фотопроводимость в многослойных полупроводниках
Новости дня (novosti-dnya.ru), 12/07/2021
Физики выяснили, как возникает фотопроводимость в многослойных полупроводниках
Столичные новости (stolichnye-novosti.ru), 12/07/2021
Физики выяснили, как возникает фотопроводимость в многослойных полупроводниках
News-Life (news-life.pro), 12/07/2021
Физики выяснили, как возникает фотопроводимость в многослойных полупроводниках
Газета.Ru, 12/07/2021
Физики выяснили, как возникает фотопроводимость в многослойных полупроводниках
Рамблер/новости (news.rambler.ru), 12/07/2021
Физики выяснили, как возникает фотопроводимость в многослойных полупроводниках
Мос-стройка (mos-stroika.ru), 12/07/2021
Физики выяснили, как возникает фотопроводимость в многослойных полупроводниках
Факты-новости (fakti-novosti.ru), 12/07/2021
Физики выяснили, как возникает фотопроводимость в многослойных полупроводниках
Новости и факты (novosti-fakti.ru), 12/07/2021
Физики выяснили, как возникает фотопроводим...
Коммерсант Россия (kommersant-rossiya.ru), 12/07/2021
Физики выяснили, как возникает фотопроводимость в многослойных полупроводниках
Россия Новости (russianovosti.ru), 12/07/2021
Физики выяснили, как возникает фотопроводимость в многослойных полупроводниках
Новости Россия (news-rossiya.ru), 12/07/2021
Физики выяснили, как возникает фотопроводимость в многослойных полупроводниках
Gazeta-News (gazeta-news.ru), 12/07/2021
Физики выяснили, как возникает фотопроводимость в многослойных полупроводниках
Газета России (gazetarusia.ru), 12/07/2021
Физики выяснили, как возникает фотопроводимость в многослойных полупроводниках
Новости 24/7 (novosti-24-7.ru), 12/07/2021
Физики выяснили, как возникает фотопроводимость в многослойных полупроводниках
Вестник Россия (vestnik-russia.ru), 12/07/2021

Похожие новости

  • 13/07/2021

    Физики исследуют, как течет ток в топологических изоляторах

    ​Группа ученых из России и Германии, в которую вошли ученые Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, обнаружила новые особенности протекания фототока в топологических изоляторах. Результаты работы, которая продолжает предыдущие исследования коллаборации специалистов, опубликованы в журнале Scientific Reports.
    394
  • 21/10/2020

    ИК СО РАН и МИСиС создали совместную лабораторию

    ​В НИТУ «МИСиС» создана научно-исследовательская лаборатория MISIS Catalysis Lab, созданная совместно с Институтом катализа им. Г. К. Борескова СО РАН (г. Новосибирск). Основное направление деятельности — решение практических задач в области химического синтеза, промышленного катализа и аддитивных технологий.
    785
  • 07/11/2019

    Масштабный проект по созданию квантового компьютера запускает Росатом

    Госкорпорация "Росатом" запустила масштабный проект по созданию отечественного квантового компьютера и библиотеки квантовых алгоритмов. Проектный офис по реализации этой инициативы, чей бюджет составит 24 млрд рублей, возглавил Руслан Юнусов, генеральный директор Российского квантового центра.
    1578
  • 13/03/2020

    Первый отечественный детектор для системы квантовой связи создают в России

    ​Группа российских ученых разрабатывает первый отечественный детектор одиночных фотонов для использования в линии квантовой связи. Устройство позволит в несколько раз повысить качество и устойчивость связи и существенно сократить размеры оборудования для квантовой передачи информации, сообщили в четверг ТАСС в пресс-службе Российской венчурной компании (РВК).
    921
  • 24/12/2019

    Математики изучили поведение экситонов в материалах для наноэлектроники

    ​Сибирским и немецким исследователям удалось построить модель и вычислить поведение экситонов — квазичастиц, с которыми связывают будущее электронных приборов, в частности квантовых компьютеров и смартфонов.
    746
  • 22/04/2021

    Сибирские физики нашли способ многократно увеличить эффективность фотодетекторов и излучателей в инфракрасном диапазоне

    ​Об этом рассказал президент Российской академии наук академик Александр Сергеев на общем собрании РАН. Ученые Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН разработали наноструктуры с квантовыми точками «германий в кремнии» с контролируемыми параметрами и модифицировали эти структуры металлическими метаповерхностями.
    785
  • 18/10/2017

    Российские ученые напечатали из графена элементы электронных устройств будущего

    Сотрудники Института физики полупроводников СО РАН разработали метод печати надежных устройств для гибкой электроники на 2D-принтере. Для этого они получили новый диэлектрический материал — фторированный графен.
    1789
  • 17/05/2021

    В стремлении к свету. Сибирские физики многократно повысили эффективность оптических приборов

    Кремниевые технологии – вершина того, что разработано для микро- и наноэлектроники. Но, по оценкам ученых, функциональные пределы кремниевой элементной базы совсем скоро будут достигнуты. Поэтому уже сегодня ученые всего мира создают структуры, работающие на основе новых физических принципов, в частности, с использованием квантовых эффектов.
    760
  • 16/07/2020

    ИФП СО РАН: подробности о деятельности подразделений и перспективах для молодых сотрудников

    ​Принять новых сотрудников готовы двадцать семь научных подразделений института, среди которых две молодежные лаборатории ― ближнепольной оптической спектроскопии и наносенсорики и нанотехнологий и наноматериалов.
    1349
  • 29/01/2020

    Новосибирские ученые исследуют действие холодной плазмы на раковые клетки

    Совместный проект Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, Института теоретической и прикладной механики СО РАН направлен на развитие оригинального метода противораковой терапии с использованием холодной плазменной струи.
    1936