來自德國維爾茨堡—德累斯頓卓越集群ct.qmat研究團隊的物理學(xué)家們研發(fā)出了首款由鋁鎵砷制成的半導(dǎo)體器件。此項非凡的研究成果已經(jīng)發(fā)布在近期的《自然·物理學(xué)》期刊中。

這款量子半導(dǎo)體具備了成年態(tài)拓撲趨膚效應(yīng)，即無論面臨何種材料變形或外在干擾，其邊緣流動（藍色圓圈）的電子依然能夠保證高度穩(wěn)定性，堪稱微型拓撲電子器件領(lǐng)域的重大技術(shù)突破。

其獨特的拓撲趨膚效應(yīng)使得量子半導(dǎo)體設(shè)備上各個觸點之間的電流完全獨立于任何雜質(zhì)或外來擾動，無須進一步提高材料純凈度，這對于目前高昂的材料純化成本來說是極為有利的。這種精準(zhǔn)而敏捷的拓撲量子材料尤其適用于功率密集的應(yīng)用場景?；诜€(wěn)定且精確度高的新開發(fā)量子半導(dǎo)體，這種拓撲器件將成為傳感器工程研究中一個非常具有潛力的創(chuàng)新選擇。

研究團隊通過巧妙地設(shè)計材料和觸點布局，于超低溫與強大磁場環(huán)境下成功誘導(dǎo)產(chǎn)生了拓撲效應(yīng)。他們采取了二維半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，利用觸點邊緣的電阻變化直觀展示了拓撲效應(yīng)。

團隊成員解釋道，新的量子器件中的電流-電壓關(guān)系由于拓撲趨膚效應(yīng)得以有效維護，電子被牢固束縛在邊緣范圍內(nèi)。即使在半導(dǎo)體材料中混入了雜質(zhì)，電流仍然保持穩(wěn)定流動。更值得關(guān)注的是，該觸點能夠敏感地感應(yīng)到極其細微的電流或電壓波動。這些特性使得拓撲量子器件特別適宜制作超小型高精密傳感器以及放大器等。