二维半导体发现接近理想的分数量子霍尔平台

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纽约,纽约哥伦比亚大学的研究人员报告说,他们已经观察到量子流体称为分数量子霍尔州(FQHS),其中一个最微妙的阶段的事,第一次在一个单层二维半导体。他们的发现证明了优秀的内在质量的二维半导体和为未来建立它们作为一个独特的测试平台在量子计算中的应用。的研究在线发表今天在自然纳米技术。

“我们非常惊讶在二维半导体观察这个状态,因为它通常被认为他们太脏,无序举办这种效果,”科里迪安说,哥伦比亚大学的物理教授。“此外,FQHS序列在我们的实验中揭示意想不到的和有趣的新行为,我们从未见过,实际上表明二维半导体研究FQHS进一步接近理想的平台。”

分数量子霍尔状态是一种集体现象,当研究人员把电子移动一个薄的二维平面上,并受到他们巨大的磁场。在1982年首次发现,分数量子霍尔效应研究了40多年,但许多基本的问题仍然存在。其中一个原因是国家非常脆弱,只出现在最干净的材料。

“观察FQHS因此经常被视为一个重要的里程碑2 d的材料,只有干净的电子系统已经达到,”笔记吉姆磨练,王Fong-Jen教授机械工程在哥伦比亚大学工程。

石墨烯是最著名的2 d材料时,一大群相似材料已确定在过去10年,所有这些可以剥落了一层厚度。这些材料的一个类是过渡金属dichalcogenides (TMD),如华沙证交所₂在这项新研究中用到的材料。像石墨烯,它们可以自动去皮是薄,但是,不同于石墨烯,其属性在磁场下更加简单。面临的挑战是,tmd的晶体质量不是很好。

“自从TMD来到舞台上,它总是被认为是一个肮脏的材料有许多缺陷,“说磨练,其集团TMD的质量有显著的改善,推动它附近的一个质量graphene-often考虑二维材料之间的纯洁的终极标准。

除了样本质量、半导体二维材料的研究已经被困难阻碍良好的电接触。为了解决这个问题,哥伦比亚大学的研究人员也一直在发展能力来衡量电子电容性质,而不是传统的流动电流和测量电阻的方法。这种技术的一个主要好处是测量不太敏感的电接触不良和杂质的材料。下这个新研究的测量进行了非常大的磁字段时,帮助稳定FQHS-at国家高磁场的实验室。爱游戏提现客服

“我们观察到的部分数字描述FQHS比率number-follow磁粒子的一个非常简单的序列,“Qianhui Shi说,论文的第一作者和一个博士后研究员哥伦比亚Nano倡议。“通用理论的简单序列是一致的预期,但所有先前的系统显示更复杂和不规则的行为。这告诉我们,我们终于有一个近理想FQHS研究平台,在实验可以直接而简单模型。”

在部分数字,其中甚至有一个分母。”观察分数量子霍尔效应本身就是奇怪,看到这些设备even-denominator状态真的是惊人的,因为以前这个州只有被观察到的最好的最好的设备,”院长说。

部分州甚至是分母都受到了特别关注,因为他们第一次发现在1980年代末,因为他们被认为代表了一种新的粒子,与量子特性不同于任何其他已知的宇宙中粒子。“这些奇异粒子的独特性质,指出兹拉特科帕皮克副教授在利兹大学的理论物理学,“可以用来设计量子计算机的保护外,还可以从许多别的来源的错误。”

到目前为止,实验努力理解和利用甚至分母都受限于他们的极端敏感性和极少量的材料,这个状态可以被发现。”这样的发现甚至标榜分母状态在不同材料平台,真的非常令人兴奋,”迪安补充道。

哥伦比亚大学的两个laboratories-the院长实验室和磨练集团工作与日本年来的合作,提供的一些材料,和帕皮克的组进行计算模拟的实验。哥伦比亚大学实验室都是大学的一部分材料科学与工程研究中心。这个项目也使用洁净室设施在哥伦比亚Nano倡议和城市大学。测量在大型国家高磁场磁场是由实验室,一个用户设备由美国国家科学基金会和总部在塔拉哈西佛罗里达州立大学,爱游戏体育是什么Fl。爱游戏提现客服

现在,研究人员已经非常干净2 d半导体以及一个有效的调查,他们正在探索其他有趣的国家,摆脱这些2 d的平台。

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