德国维尔茨堡-德累斯顿卓越集群开发出微型拓扑电子器件

来自德国维尔茨堡—德累斯顿卓越集群ct.qmat研究团队的物理学家们研发出了首款由铝镓砷制成的半导体器件。此项非凡的研究成果已经发布在近期的《自然·物理学》期刊中。

这款量子半导体具备了成年态拓扑趋肤效应，即无论面临何种材料变形或外在干扰，其边缘流动（蓝色圆圈）的电子依然能够保证高度稳定性，堪称微型拓扑电子器件领域的重大技术突破。

其独特的拓扑趋肤效应使得量子半导体设备上各个触点之间的电流完全独立于任何杂质或外来扰动，无须进一步提高材料纯净度，这对于目前高昂的材料纯化成本来说是极为有利的。这种精准而敏捷的拓扑量子材料尤其适用于功率密集的应用场景。基于稳定且精确度高的新开发量子半导体，这种拓扑器件将成为传感器工程研究中一个非常具有潜力的创新选择。

研究团队通过巧妙地设计材料和触点布局，于超低温与强大磁场环境下成功诱导产生了拓扑效应。他们采取了二维半导体结构，利用触点边缘的电阻变化直观展示了拓扑效应。

团队成员解释道，新的量子器件中的电流-电压关系由于拓扑趋肤效应得以有效维护，电子被牢固束缚在边缘范围内。即使在半导体材料中混入了杂质，电流仍然保持稳定流动。更值得关注的是，该触点能够敏感地感应到极其细微的电流或电压波动。这些特性使得拓扑量子器件特别适宜制作超小型高精密传感器以及放大器等。