Германий и кремний, химические элементы 14 группы, занимают уникальное положение между металлами и диэлектриками. Их универсальность и долговечность делают их важнейшими компонентами современной электроники. Чтобы вызвать сверхпроводимость в таких элементах, необходимо кропотливо модифицировать их атомную структуру, чтобы увеличить количество электронов, доступных для проведения тока. Эти электроны затем объединяются в пары и перемещаются по материалу без сопротивления — процесс, который сложно точно контролировать в атомном масштабе.
Авторы нового исследования разработали пленки германия, насыщенные галлием, более мягким элементом, пишет Science Daily. Этот метод легирования часто используется для изменения электрических свойств полупроводников. Обычно высокие концентрации галлия дестабилизируют кристалл, препятствуя сверхпроводимости.
Ученые преодолели это ограничение, применив передовые рентгеновские методы, которые заставили атомы галлия занять в кристаллической решетке место атомов германия. Хотя из-за этого кристалл немного деформируется, его общая стабильность сохраняется. Более того, он приобретает возможность проводить ток с нулевым сопротивлением при температуре 3,5 градуса по Кельвину (почти -270 градусов по Цельсию). То есть, становится сверхпроводящим.
«Эти материалы могут стать основой будущих квантовых схем, датчиков и маломощной криогенной электроники, которым необходимы чистые интерфейсы между сверхпроводящими и полупроводниковыми областями, — сказал Питер Джейкобсон из Университета Квинсленда (Австралия), один из исследователей. — Германий уже является „рабочей лошадкой“ передовых полупроводниковых технологий, поэтому, продемонстрировав, что он также может стать сверхпроводящим в условиях контролируемого роста, мы открываем потенциал для создания масштабируемых, готовых к производству квантовых устройств».
Недавно команда ученых-материаловедов из США оптимизировала технологический процесс производства сверхпроводников. Новая технология использует одноэтапный метод аддитивной печати и самособирающиеся чернила из сополимеров и неорганических наночастиц, получая на выходе пористый кристаллический сверхпроводящий материал.
