拓扑电路中的1D库仑阻力。信用:杜等。限制摩尔定律的两个重要因素是功耗和库仑相互作用。库仑相互作用是电荷之间的相互作用，遵循科洛姆定律，一种电动力学理论。这些相互作用可能是纳米电子电路发展的一个主要挑战。量子自旋霍尔(QSH)绝缘体是发展低功率电子器件的特别有前途的材料，然而到目前为止，库仑相互作用对由这些材料制成的纳米电路的影响只在理论上被检验过，而不是在实验上。
南京大学和北京大学的研究人员最近观察到由空气间隙隔开的相邻QSH边缘之间的一维(1D)库仑阻力。他们发表在《自然电子学》上的论文强调了QSH效应在抑制库仑相互作用对纳米电路性能的不利影响方面的潜力。
“在量子自旋霍尔绝缘体中观察到的1D无耗散螺旋边缘状态可以解决集成电路中的功耗问题，”进行这项研究的研究人员之一杜凌杰告诉TechXplore。“然而，如果电路中两个边缘状态非常接近(~纳米)，库仑效应仍然可能影响电路性能。为了计算附近边缘之间的库仑相互作用的影响，我们设计并执行了我们论文中报道的库仑阻力实验。”
首先，杜和他的同事利用聚焦离子束光刻和反应离子刻蚀这两种技术，在倒置InAs/GaSb量子阱中的分裂式H-bar器件中实现了边缘的气隙。他们创造的气隙具有最低的介电常数，这产生了很强的库仑相互作用。
“通过分裂H形棒装置中的气隙，我们首次观察到拓扑绝缘体中的1D库仑阻力，发现拓扑保护可以抑制附近边缘之间的库仑效应。”杜说。“这是一个重要的观察，因为它意味着我们可以使用拓扑边来构建集成电路。”
这个研究小组最近进行的研究可能有几个重要的意义。首先，对拓扑绝缘体中1D库仑阻力的观察能够开发消耗更少功率的更先进的集成电路，同时还能减小电路导线之间的间距，并有可能在集成电路上获得更大的电子器件封装密度。
杜和他的同事们还首次观察到了螺旋边态中所谓狄拉克点的存在，超出了他们研究的最初目标。他们发现，在狄拉克点附近(即线性分散的导带和价带相遇的点)，负阻力信号在低温下占主导地位，并表现出非单调的温度依赖性。
本质上，这一发现表明不同的阻力机制在更高的温度下相互竞争和抵消。在未来，研究人员的发现也可以因此提高当前对拓扑相位背后的基础物理的理解。
“该领域的许多研究人员的目标是识别能够在室温下工作的拓扑材料，”杜补充说。“有了合适的材料，用拓扑导线连接电子设备可能成为可能，这应该比现有技术消耗更少的功率，实现更高的封装密度。”
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
