Halfgeleider en supergeleider gecombineerd op nanoschaal
8 juli 2005
Halfgeleidende vaste-stof transistors vormen de basis voor de huidige
elektronica. Voor toepassingen bij zeer lage temperaturen zou het erg
aantrekkelijk zijn als halfgeleiders gecombineerd kunnen worden met
supergeleiders, die immers bij dergelijke temperaturen stroom zonder
weerstand geleiden. Het zoeken naar een combinatie van halfgeleiders
en supergeleiders geniet daarom al een jaar of twintig grote
belangstelling van experimentatoren en theoretisch onderzoekers.
Natuurkundigen van het Kavli Institute of Nanoscience in Delft, de
Stichting FOM en Philips hebben nu voor het eerst supergeleidende
transistoren weten te maken die gebaseerd zijn op halfgeleidende
nanodraden. Ze publiceren hierover in de Science van 8 juli 2005.
Nanodraad
De nanodraad bestaat uit het halfgeleidermateriaal indiumarsenide dat
met een doorsnede van 10 tot 100 nanometer wordt gegroeid met een
chemisch proces (vapor-liquid-solid genoemd)*. Dit is een
'bottom-up'-proces, waarbij de draad groeit uit een katalysedeeltje
van goud. Bij conventionele fabricagetechnieken worden structuren
juist gemaakt door overtollig materiaal weg te halen met lithografie
en etsprocessen. De nanodraden kunnen met gemak tientallen micrometers
lang worden.
Vervolgens worden de nanodraden aangesloten op supergeleidende
contacten van aluminium. Door een quantummechanisch effect 'lekt' de
supergeleidende eigenschap van het aluminium de draad in, waardoor er
tussen nabijgelegen contacten een supergeleidende stroom kan lopen.
Met behulp van een spanning op een gate-elektrode kan de grootte van
de supergeleidende stroom worden beheerst, vergelijkbaar met een
conventionele transistor.
De onderzoeksresultaten geven nieuwe mogelijkheden voor fundamenteel
onderzoek naar quantummechanische transportverschijnselen en
quantum-computation.
* Het indiumarsenide wordt verdampt (vapor) waarna het oplost in een
bolletje goud (liquid) dat als katalysator wordt gebruikt. Als het
bolletje oververzadigd is gaat de nanodraad groeien (solid).
Dit is een nieuwe manier van draden groeien die de laatste jaren veel
aandacht trekt vanwege de veelzijdigheid in samenstelling van de
draden. Zo is het mogelijk in de draad overgangen te maken tussen
verschillende materialen door tijdens de groei de halfgeleiderdamp te
veranderen. Op die manier kan bijvoorbeeld een LED worden gemaakt in
een nanodraad.
.................................
Meer informatie:
* Leo Kouwenhoven (Kavli Institute Delft)
* t: +31 (0)15 278 6064 of +31 (0)6 2601 4370 (mobiel),
leo@qt.tn.tudelft.nl
* zie ook http://qt.tn.tudelft.nl
Meer informatie:
* Koen Joosse (Philips Research)
* t: +31 (0)40 274 3703 of +31 (0)6 1088 8824 (mobiel),
koen.joosse@philips.com
Afbeeldingen in hoge resolutie en pdf van het artikel in Science:
* http://qt.tn.tudelft.nl/~wires/science2005
* of mail naar info@fom.nl
Relevant:
* http://www.fom.nl
Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek