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Topo Materials & Devices

 

传统半导体中的电子运动会发生不断的碰撞,产生热量,最终导致摩尔定律失效[1]。而拓扑狄拉克材料中,不同自旋的导电电子的运动方向相反,信息的传递可以通过电子自旋,不涉及耗散过程。拓扑绝缘体好似为电子建立了高速公路,让电子快速有序运行[2]。因此在量子材料科学、信息电子学、凝聚态物理学等多学科领域产生了广泛的影响,在未来低能耗自旋电子器件中具有潜在应用。

2016年诺贝尔物理学奖授予三位科学家——戴维·索利斯、邓肯·霍尔丹和迈克尔·科斯特利茨,以表彰他们发现了物质拓扑相,以及在拓扑相变方面作出的理论贡献,这也表明了对拓扑电子材料极大应用前景的充分肯定和认可。

为解决经典计算机的热耗散问题,以调控自旋为核心的自旋电子学为后摩尔时代电子信息技术的跨越式发展提供了革命性机遇。针对极低功耗电子器件需求,系统地开展了新型拓扑电子材料与器件研究,基于拓扑绝缘体表面态拓扑量子相变效应,制备了室温三轴矢量磁传感器[3]。更重要的是,该原型器件的三轴矢量磁场探测的工作温度可达到室温。这是基于拓扑材料的电子器件极少数能持续工作至室温的范例,预示着极大的实际应用前景。

 

References:

1. Nature 530, 145-147 (2016)

2. Phys. Rev. Lett. 107, 136603 (2011)

3. ACS Nano 12, 1537-1543 (2018)


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School of Electronic Science and Engineering, Nanjing University
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