Kvantummechanika - Elektronok alagútfutása mint a jövő adattárolása LABO ONLINE
A Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) vezetésével a kutatók új módszert fedeztek fel a rendkívül gyors és energiatakarékos adattároló eszközök kifejlesztésére. Ehhez úgynevezett kvantummechanikai alagútérintkezőket használtak.
Itt az elektronok alagutazhatnak egy vékony gáton. A különböző feszültségeken fellépő különböző elektromos ellenállások digitális "0" és "1" párként menthetők.
A tanulmányt nemrég a Nature Communications folyóirat tette közzé. A Jülich Kutatóközpont, a Regensburgi Egyetem, a Szentpétervári Orosz Ioffe Intézet és a Koreai Tudományos és Technológiai Intézet (KIST) tudósai is részt vettek benne.
Az alagút érintkezői elektronikus kondenzátorokhoz hasonlóan vannak felépítve. Két fémlemezből (elektródák) és egy dielektromos, azaz nem vezető közbenső rétegből állnak. Lényeges különbség a hagyományos kondenzátorok és az alagút érintkezői között, hogy az alagút érintkezésében lévő dielektrikum csak néhány atomréteg (körülbelül egy nanométer) vékony. A dielektrikum vastagsága nagyjából megfelel a szomszédos fémelektródák elektronjának hullámhosszának.
Társaság a cikkért
A cikk témái
Ha elektromos feszültséget alkalmaznak egy ilyen alkatrészre, akkor az elektronok alagutazhatnak ezen a dielektrikumon. „Az elektronok részecskékként vagy hullámként viselkedhetnek. Ez lehetővé teszi számukra, hogy átlépjék a korlátot, mint egy átcsúszó hullám ”- magyarázza dr. Adrian Petraru a kieli Nanoelektronika munkacsoportból elmagyarázta a cselekvés elvét.
Az alagútkontaktus azonban csak akkor válik memóriává, ha az elektródák közötti korlátot választják: "Tiszta kíváncsiságból szerettük volna megtudni, hogy a ferroelektromos anyag milyen hatást gyakorol egy ilyen komponensre" - mondja Prof. Hermann Kohlstedt, a Kiel munkacsoport vezetője. Az ilyen anyagok interfészén pozitív és negatív töltések vannak, amelyeket elektromos feszültséggel meg lehet fordítani. Ha az áram már nem folyik, akkor az új töltöttségi állapot megmarad. A különböző polarizációk különböző feszültségeken határozzák meg, hogy mekkora áram folyik át az alagút kereszteződésén.
A kutatók megfigyelték, hogy az arany és a réz mint elektród különösen magas ellenállási arányt ért el. A két ellenállás alkotja a „0” és „1” digitális párost, és ezáltal egy elemi memória bitet. "Mivel az elektródák közötti gát polarizációja akkor is tárolódik, ha nincs feszültség, ezért ez egy nem felejtő memória, például merevlemez vagy CD" - mondja Kohlstedt.
Eredeti kiadvány:
Óriási elektróda hatás az alagutak elektromos ellenállására a ferroelektromos alagút csomópontokban. Rohit Soni, Adrian Petraru, Paul Meuffels, Ondrej Vavra, Martin Ziegler, Seong Keun Kim, Doo Seok Jeong, Nikolay A. Pertsev, Hermann Kohlstedt. Természetkommunikáció 48/2014. DOI: 10.1038/ncomms641