Kredit:Unsplash/CC0 Public Domain
En grupp forskare från Pisa, Jyväskylä, San Sebastian och MIT har visat hur en heterostruktur bestående av supraledare och magneter kan användas för att skapa enkelriktad ström som den som finns i halvledardioder.
Dessa nya supraledardioder arbetar dock vid mycket lägre temperaturer än deras halvledarmotsvarigheter och är därför användbara i kvantteknologier.
Elektronik för kvantteknik
De flesta av våra dagliga elektroniska apparater, som radioapparater, logikkomponenter eller solpaneler, är beroende av dioder där ström kan flyta främst i en riktning. Sådana dioder är beroende av de elektroniska egenskaperna hos halvledarsystem som slutar fungera vid de ultralåga sub-Kelvin-temperaturer som krävs i morgondagens kvantteknologi. Supraledare är metaller vars elektriska resistivitet vanligtvis är noll men när de kommer i kontakt med andra metaller kan de uppvisa hög kontaktresistans.
Detta kan förstås från energigapet, som indikerar ett förbjudet område för elektroniska excitationer som bildas i supraledare. Det liknar energigapet i halvledare men är vanligtvis mycket mindre. Även om förekomsten av en sådan lucka har varit känd i årtionden, har den diodliknande egenskapen inte observerats tidigare, eftersom den kräver att man bryter den vanligtvis robusta symmetrin i kontaktens ström-spänningsegenskaper.
Det nya verket visar hur denna symmetri kan brytas med hjälp av en ferromagnetisk isolator som är lämpligt placerad i korsningen. Eftersom en stor del av dagens forskning om kvantteknologi är baserad på supraledande material som arbetar vid ultralåga temperaturer, är denna innovation lätt tillgänglig för dem.
Samarbetets kraft
Forskningsresultatet gjordes som en del av SUPERTED-projektet, som finansieras under EU:s Future and Emerging Technologies (FET Open). Detta projekt syftar till att skapa världens första supraledande termoelektriska detektor för elektromagnetisk strålning, baserad på supraledare/magnet heterostrukturer.
"Faktiskt var det en trevlig överraskning att hitta diodfunktionaliteten, en följd av den grundliga karakteriseringen av SUPERTED-prover", förklarar Elia Strambini, från Istituto Nanoscienze—CNR och Scuola Normale Superiore (SNS) i Pisa, som gjorde den första upptäckten.
Francesco Giazotto, från Istituto Nanoscienze—CNR och SNS som ledde de experimentella ansträngningarna, säger att han tror att "det här fyndet är lovande för flera uppgifter inom kvantteknologi, såsom strömkorrigering eller strömbegränsning."
Professor Tero Heikkilä, från Jyväskylä universitet, arbetade med teorin bakom effekten. Han säger att "det här fyndet visade kraften i samarbete mellan olika typer av forskare, från materialvetenskap till supraledande elektronik och teori. Utan europeiskt stöd skulle ett sådant samarbete inte äga rum."
Forskningen publicerades i Nature Communications . + Utforska vidare
