纳米电子元件要素量子点接触首次构建

中新网10月30日电(记者顾刚)由德国维尔茨堡大学教授劳伦斯·莫伦坎普带领的一个团队成功地构建了量子点接触(QPC)，这是一种纳米电子元件的基本元素，首次使用了该团队开发的汞碲(HgTe)量子阱。该结果发表在最近出版的《自然物理学》杂志上。

拓扑绝缘体材料具有独特的性能，电流只沿其表面或边缘流动，而材料内部具有绝缘性。莫伦科教授在2007年通过实验首次证明了这一拓扑条件。他的团队成功开发了汞碲(HgTe)量子阱。使用这些新材料，有望开发出新一代的电子元件。

量子点接触是二维结构中的准一维压缩。导电态仅位于边缘的碲镉汞拓扑量子阱中，并在量子点接触处空间结合。这种方法使得研究边界状态之间的潜在相互作用成为可能。

莫伦科教授说:“只有我们在光刻方法上取得突破，实验才能成功。这使我们能够在不破坏拓扑材料的情况下创造出非常小的结构。”

研究人员以特别精确和材料友好的方式通过复杂的制造过程解决了由相互作用引起的异常电导行为的结构瓶颈，并且可以实验性地检测系统的拓扑特征。他们首次基于异常电导行为检测到系统各种拓扑状态之间的各种相互作用，并认为这些拓扑量子点的特殊行为是由于一维电子系统的特殊物理规律。

在空间维度上考察电子相互作用，可以发现一维不同于二维或三维，电子的运动是有序的，因为不可能超过领先的电子。从视觉上讲，在这种情况下，电子的行为就像链条上的珍珠。一维系统的这种特殊性质导致了有趣的物理现象。物理学家特雷乌·塞尔特尔说:“自然界中很少出现强库仑相互作用和自旋轨道耦合相互作用。因此，我可以从这个系统的基本特征来预测未来的应用。”

最近的理论预测表明，拓扑量子点接触是许多应用的基本组成部分。一个特别突出的例子是意大利物理学家艾托·马略纳早在1937年就预测到的玛雅纳·费米子的可能实现。这些预测是由于拓扑量子计算机的高应用潜力。证明蛋黄酱费米子不仅是必要的，而且能够同时控制和操纵它们。维尔茨堡大学实现的第一个拓扑量子点接触为这一领域的进展提供了令人鼓舞的前景。