Naukowcy unijni stworzyli nadprzewodnik ze "starego" półprzewodnika Naukowcom z Niemiec udało się przekształcić stary półprzewodnikowy element z germanu w materiał nadprzewodnikowy. Wyniki badań opublikowane w czasopiśmie Physical Review Letters mają niebagatelne znaczenie dla nanoelektroniki i opracowywania komputerów nowej generacji. Badan... Naukowcom z Niemiec udało się przekształcić stary półprzewodnikowy element z germanu w materiał nadprzewodnikowy. Wyniki badań opublikowane w czasopiśmie Physical Review Letters mają niebagatelne znaczenie dla nanoelektroniki i opracowywania komputerów nowej generacji. Badania zostały w części sfinansowane z projektu EuroMagNET (Skoordynowane podejście do dostępności, doświadczalnego opracowywania i wykorzystania naukowego dużych infrastruktur europejskich do silnych pól magnetycznych), który uzyskał wsparcie na kwotę 3,68 mln EUR z tematu "Infrastruktury" Szóstego Programu Ramowego (6PR). Półprzewodniki przewodzą prąd elektryczny i są wykorzystywane do budowy urządzeń elektronicznych od tranzystorów po komputerowe układy scalone i panele słoneczne. Nadprzewodnictwo, po raz pierwszy zaobserwowane w 1911 r., to zjawisko kwantowo-mechaniczne, dzięki któremu materiał posiada zdolność do przewodzenia prądu niezwykle szybko, bez jakiegokolwiek oporu elektrycznego. Dzieje się tak zwykle w bardzo niskim temperaturach (nieco powyżej -273 stopni Celsjusza lub 0 stopni na skali Kelwina) lub w warunkach bardzo wysokiego ciśnienia. Naukowcy szukali materiału, który mógłby zapewnić przewidywalne i niezawodne właściwości elektroniczne. Musiałby być czysty chemicznie i mieć doskonałą strukturę krystaliczną, ponieważ domieszki czy skazy, nawet najmniejsze, mogą mieć ogromny wpływ na przewodność materiału. Z uwagi na powyższe obecnie wykorzystuje się specjalne metody do hodowania i oczyszczania kryształów. Krzem i german są znane jako "czyste" półprzewodniki lub pierwiastki, które można przekształcić w materiały przewodnikowe po dodaniu obcych atomów do ich struktury krystalicznej w procesie zwanym "domieszkowaniem". W ostatnich badaniach, przeprowadzonych w Centrum Badawczym Dresden-Rossendorf (FZD) w Niemczech, próbki germanu domieszkowano około sześcioma atomami galu na 100 atomów germanu. Naukowcy wybrali gal ponieważ lepiej rozpuszcza się w germanie niż bor (który wykorzystywano w połączeniu z krzemem we wcześniejszych badaniach). Uzyskano nadprzewodnikową warstwę "domieszkowanego" germanu o grubości około 60 nanometrów. Dalsze doświadczenia wykazały, że można odtworzyć nadprzewodnictwo germanu i podnosić temperaturę, w której elementy stają się nadprzewodnikami. Jednakże proces domieszkowania uszkadza sieć przestrzenną kryształu germanu, która wymaga naprawy, jeżeli ma przydać się w produkcji. W tym celu naukowcy wykorzystali technikę wygrzewania lampą błyskową (FLA), która może naprawić zniszczoną sieć przestrzenną kryształu poprzez szybkie nagrzewanie powierzchni próbki bez wpływu na rozmieszczenie "domieszkowanych" atomów. Nowy materiał ma ogromny potencjał, zwłaszcza dzięki możliwości osiągania nadprzewodnictwa w temperaturze powyżej zera bezwzględnego - próbki germanu domieszkowane galem osiągały nadprzewodnictwo w temperaturze około 0,5 K. Naukowcy z optymizmem oczekują, że tę temperaturę uda się podnieść w kolejnych wspólnych doświadczeniach, które pozwolą udoskonalić procesy implantacji jonów i wygrzewania. Wyniki są zaskakujące, ponieważ germanu nie uważano za tak obiecujący materiał jak krzem czy diament, i mimo że zastosowano go w pierwszej generacji tranzystorów, szybko został zastąpiony krzemem. Ponowne zainteresowanie germanem wiąże się ze stale zmniejszającym się rozmiarem tranzystorów i mikroukładów - teraz do tranzystorów potrzebne są niezwykle cienkie warstwy tlenków, a tlenek krzemu nie sprawdza się dobrze w tak małych rozmiarach. Wykorzystanie germanu w komputerowych układach scalonych może przyśpieszyć procesy, jednocześnie dając możliwości dalszej miniaturyzacji w zastosowaniach mikro- i nanoelektronicznych. Kraje Niemcy
