En ny typ av "nanowire" kristaller som smälter samman halvledande och metalliska material på atomär skala kan lägga grunden för framtida halvledande elektronik. Forskare vid Köpenhamns universitet ligger bakom genombrottet, som har stor potential.

Utvecklingen och kvaliteten på extremt små elektroniska kretsar är avgörande för hur och hur väl framtida datorer och andra elektroniska enheter kommer att fungera. Det nya materialet, består av både en halvledare och metall, har en speciell supraledande egenskap vid mycket låga temperaturer och kan spela en central roll i utvecklingen av framtidens elektronik.

"Vårt nya material föddes som en hybrid mellan en halvledande nanotråd och dess elektroniska kontakt. Därmed har vi uppfunnit ett sätt att göra en perfekt övergång mellan nanotråden och en supraledare. Supraledaren i det här fallet är aluminium. Det finns stor potential i detta , säger docent Thomas Sand Jespersen, som har arbetat inom området i mer än 10 år, ända sedan forskning om nanotrådskristaller har funnits vid Nano-Science Center vid Niels Bohr Institutet.

Nanotråd och kontakt bildades samtidigt

Nanotrådar är extremt tunna nanokristalltrådar som används vid utveckling av nya elektroniska komponenter, som transistorer och solceller. En del av utmaningen med att arbeta med nanotrådar är att skapa en bra övergång mellan dessa nanotrådar och en elektrisk kontakt till omvärlden. Ända tills nu, forskare, inte bara på Niels Bohr Institute, men från hela världen, har odlade nanotrådar och kontakten separat. Dock, med det nya tillvägagångssättet, både kvaliteten och reproducerbarheten av kontakten har förbättrats avsevärt.

"Atomerna sitter i ett perfekt ordnat galler i nanotrådskristallen, inte bara i halvledaren och metallen, men också i övergången mellan de två mycket olika komponenterna, vilket är betydelsefullt i sig. Man kan säga att det är den yttersta gränsen för hur perfekt en övergång man kan tänka sig mellan en nanotrådskristall och en kontakt. Naturligtvis öppnar detta många möjligheter att göra nya typer av elektroniska komponenter på nanoskala och i synnerhet, det betyder att vi kan studera de elektriska egenskaperna med mycket större precision än tidigare, " förklarar biträdande professor Peter Krogstrup, som har jobbat hårt i laboratoriet för att utveckla kontakten.

Chips med miljarder nanotrådshybrider

I deras publicering i Naturmaterial , forskargruppen har visat denna perfekta kontakt och dess egenskaper och har också visat att de kan göra ett chip med miljarder identiska halvledarmetall-nanotrådshybrider.

"Vi tror att detta nya tillvägagångssätt i slutändan kan utgöra grunden för framtida supraledande elektronik, och det är därför forskningen kring nanotrådar är intressant för de största elektronikföretagen, " säger Thomas Sand Jespersen. Både Peter Krogstrup och Thomas Sand Jespersen är en del av Center for Quantum Devices som leds av professor Charles Marcus, och de har ett nära forskningssamarbete med Microsoft. Forskningen stöds vidare av Carlsbergsstiftelsen och Lundbeckstiftelsen.