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Los investigadores de FLEET lograron un hito significativo en la búsqueda de un transistor topológico funcional en 2017, utilizando un campo eléctrico aplicado para cambiar el modo de conducción electrónica de un material topológico.
Se utilizó un electrodo de 'puerta' para cambiar el modo de conducción en el material topológico Na 3 Bi.
N / A 3 Bi es un semimetal de Dirac topológico (TDS), un material al que se ha hecho referencia como "grafeno 3-D".
"Los electrones que viajan dentro de un TDS se comportan de manera similar al grafeno, moviéndose relativistamente (es decir, como si no tuvieran masa), "explica el Dr. Mark Edmonds, investigador asociado de FLEET, un coautor del artículo.
El modo de conducción en el TDS se cambió entre conducción 'tipo n' (en la que la corriente es transportada por electrones) y conducción 'tipo p' (en la que la corriente es transportada por agujeros - efectivamente, electrones faltantes).
El trabajo representó el primer éxito, sencillo, transistor de película delgada hecho de un semimetal topológico y el primer transistor hecho de Na 3 Bi.
Como el primer transistor hecho de cualquier semimetal topológico de Dirac en estado sólido, forma de película delgada, esto muestra que la tecnología se puede procesar en dispositivos electrónicos en grandes áreas.
Como primera demostración de que las propiedades electrónicas pueden manipularse con éxito mediante un campo eléctrico aplicado, también fue un paso en el camino hacia un proceso más complejo, transistores topológicos conmutables.
En complejo, transistores topológicos conmutables, la clave es la capacidad de cambiar un material entre un aislante convencional, y el estado topológico. Idealmente, tal conmutación se lograría mediante un campo eléctrico inducido por un voltaje aplicado al electrodo de puerta del transistor.
Dicha tecnología utilizaría un semimetal de Dirac topológico como material del canal, equilibrado entre un aislante convencional y un aislante topológico.
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"Estos resultados hacen que el semimetal de Dirac topológico Na 3 Bi una plataforma increíblemente fértil para explorar algunas áreas nuevas muy emocionantes de la física, "dice el estudiante de doctorado de FLEET James Collins, coautor del estudio.
"Significa Na 3 Bi es un punto de partida ideal para realizar el control sobre las propiedades topológicas de un material ".
Por lo tanto, este trabajo es un paso significativo hacia dos objetivos clave para el tema de investigación 1 de FLEET, que busca desarrollar caminos electrónicos de ultra baja resistencia a través de materiales topológicos:
El proyecto representó una exitosa colaboración interdisciplinaria entre expertos en crecimiento de película delgada y caracterización electrónica en la Universidad de Monash, y modelado teórico dirigido por el Investigador Asociado de FLEET Dr. Shaffique Adam en la Universidad Nacional de Singapur.
El estudio fue publicado en Materiales de revisión física en octubre de 2017, Vol. 1, número 5.
Transistores topológicos y FLEET
El cambio exitoso de un material de aislante convencional a aislante topológico es un paso importante hacia los transistores topológicos.
Los aislantes topológicos son materiales novedosos que se comportan como aislantes eléctricos en su interior, pero pueden llevar una corriente a lo largo de sus bordes. A diferencia de una ruta eléctrica convencional, tales trayectorias de borde topológicas pueden transportar corriente eléctrica con una disipación de energía casi nula, lo que significa que los transistores topológicos pueden cambiar sin quemar energía. Los materiales topológicos fueron reconocidos en el Premio Nobel de Física 2016.
Los transistores topológicos 'cambiarían, "al igual que un transistor tradicional. La aplicación de un potencial de puerta cambiaría las rutas de borde en un Na 3 Bicanal entre ser un aislante topológico ('encendido') y un aislante convencional ('apagado').
