Minnesotan yliopiston johtama tutkijoiden ryhmä on kehittänyt uuden materiaalin, joka saattaisi parantaa tietotekniikan tehokkuutta. Uusi materiaali kuuluu topologisiin eristeisiin, joita on viime aikoina tutkittu innokkaasti niiden ainutlaatuisen spin-elektronisen siirtojen ja magneettisten ominaisuuksien vuoksi.
Tutkijat ovat hakeneet patenttia materiaalille Semiconductor Research Corporationin tukemana ja puolijohdeteollisuus on jo kysellyt näytteitä materiaalista.
- Käytimme kvanttimateriaalia, joka on viime vuosina herättänyt puolijohdeteollisuudessa paljon huomiota. Menetelmämme johti kuitenkin materiaaliin, jossa on uusia fysikaalisia ja spin-sähköisiä ominaisuuksia, jotka voisivat suuresti parantaa tietojenkäsittelyn ja muistin tehokkuutta, toteaa johtava tutkija Jian-Ping Wang Minnesotan yliopistosta.
Topologiset eristeet valmistetaan yleensä menetelmillä, joita ei voida helposti skaalata käytettäväksi puolijohdeteollisuuteen.
Tutkijoiden lähtökohtana oli vismutti-seleeni yhdistelmä (Bi2Se3). Sitten he käyttivät ohutkalvon kerrostamisen tekniikkana sputterointia. Vaikka tekniikka on yleistä puolijohdeteollisuudessa, mutta nyt sitä käytettiin ensimmäistä kertaa luomaan topologinen eristemateriaali, joka voitaisiin skaalata puolijohde- ja magneettiteollisuuden sovelluksiin.
Sputterointitekniikan toimivuus ei kuitenkaan ollut kaikkein yllättävin osa kokeilua. Nanokokoiset, alle kuuden nanometrin rakeet sputteroidussa topologisessa eristekerroksessa loivat uusia fysikaalisia ominaisuuksia materiaaleille, mikä muutti elektronien käyttäytymistä materiaalissa.
Testeissä materiaalin todettiin olevan 18 kertaa tehokkaampi prosessoinnissa ja muistikäytössä verrattuna nykyisiin materiaaleihin. Tutkijoiden mukaan tämä on vasta alkua ja että tämä keksintö voisi avata oven parempaan kehitykseen puolijohdeteollisuudessa samoin kuin siihen liittyvillä aloilla, kuten magneettisen satunnaismuistin (MRAM) tekniikalle.
- Sputterointimenetelmän käyttäminen kvanttimateriaalin, kuten vismutti-seleeni -pohjaisen topologisen eristeen valmistamiseksi, on alan tutkijoiden intuitiivisia vaistoja vastaan. Mikään olemassa oleva teoria ei tue itse asiassa sellaista, Wang toteaa yliopistonsa tiedotteessa.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 30.8.2018
