Отечественные исследователи сделали значительный шаг в производстве монокристаллов для квантовой электроники, открывая новый этап в создании компьютеров будущего.
Исследователи из МФТИ и МГУ представили новую технологию производства объемных кристаллов магнитных топологических изоляторов — материалов с высоким потенциалом для создания квантовых вычислительных устройств и энергоэффективной электроники. Разработанная методика позволяет получать кристаллы высокого качества размером в несколько сантиметров. Они характеризуются улучшенной чистотой и стабильностью, как указано на сайте Десятилетия науки и технологий в России.
Топологические изоляторы — это уникальный класс веществ. Они способны проводить электричество только по своей поверхности, сохраняя диэлектрические свойства внутри объема. Эти характеристики делают их идеальными для разработки будущих квантовых процессоров и электроники. Ранее широкое использование таких материалов ограничивалось проблемой инконгруэнтного плавления: при нагреве компоненты материала разлагались, что затрудняло создание больших и качественных монокристаллических образцов традиционными методами.
Российские ученые нашли оригинальное решение данной проблемы, реализовав процесс роста кристаллов в условиях трехфазного равновесия. Вместо традиционного подхода, основанного на использовании однородного жидкого раствора определенного состава, предложенный метод предполагает сосуществование трех фаз: растущего кристалла, расплава и твердого высокоплавкого компонента.
«Особенно впечатляет успешное применение метода к четверным системам, таким как (Ge, Mn) Bi2Te4 и Mn (Bi, In)2Te4, где контроль стехиометрии традиционно крайне сложен. Продемонстрированный контроль над эффективным коэффициентом сегрегации и однородностью распределения катионов в твердом растворе открывает путь к направленному синтезу материалов с заданными электронными и магнитными характеристиками», — комментирует заведующий лабораторией фотоэлектронной спектроскопии квантовых функциональных материалов МФТИ Александр Фролов.
Разработанная технология создает базу для производства материалов с заранее определенными свойствами. Она обеспечивает точное управление составом кристаллов, что крайне актуально для целенаправленного изменения их магнитных и электрических характеристик. Это достижение имеет высокую ценность для последующего развития квантовых технологий в России. По мнению экспертов, высококачественные кристаллы магнитных топологических изоляторов являются ключевым компонентом для создания надежных кубитов.
Фото: hi-tech.mail.ru