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TAU、わずか2原子厚、世界最薄技術

December, 3, 2021, Tel Aviv--テルアビブ大学(Tel Aviv University)の研究者は、わずか2原子厚、世界最薄技術を考案した。その新技術は、科学的に知られた最薄ユニット、自然界で最も安定的な不活性材料に電子情報を蓄積する方法を提案している。同技術は、量子力学的電子トネリングを利用しすることで機能する。また、原子的な薄膜により、情報読み取りプロセスを現在の技術よりも著しく上回る可能性がある。
 研究成果は、Scienceに発表されている。

今日の最先端のデバイスは、約100万原子を含む微小結晶を持つ。これらデバイスの100万は、1コインの面積に100万倍圧縮でき、各デバイスは1秒に約100万回のスピードでスイッチングできる。今回、研究グループは、初めて結晶デバイスの厚さをわずか2原子に縮小し、情報の移動速度をさらに高速にした。

研究では、チームは、反復的6角形構造に配列されたホウ素と窒素の1原子厚層、2D材料を使用した。実験では、2つのそのような層を人工的にアセンブリすることで結晶の対称性を壊すことができた。

「ラボでは、回転なし並列配置で層を人工的にスタックすることができた。これにより、仮定では、それらの間の強力な反発力にもかかわらず(その同一電荷による)、同じ種類の原子を完全にオーバーラップするように配置する」とDr. Ben Shalonは説明している。「しかし、実際のところ、結晶は、他に対してわずかに一つの層をスライドする方を選ぶ、したがって各層の原子の半分だけが完全にオーバーラップしている。また、オーバーラップしている原子は反対電荷となる。全ての他の原子が、六角形の中央、空きスペースの上か下にある。この人工スタッキング構造では、層は相互に全く異なっている。例えば、上層がホウ素原子だけのオーバーラップなら、下層では逆になる」。

研究リーダー、Ph.D学生、Maayan Wizner Sternは、「われわれがラボで造った対称性崩壊、これは自然の結晶には存在しない。その対称性崩壊により電荷は層間で自己再構成し、層平面に対して垂直に微小な内部電気分極を生成する。反対方向に外部電界を印可すると、そのシステムは横方向にスライドして偏光方向を変える。変わった偏光は、外部電界がシャットダウンされても安定したままである。ここでは、システムは、今日の技術で広範に利用されている厚い3D強誘電体に類似している。

チームは、適切な対称特性を備えた多くの層状結晶から同様の挙動を期待しており、進んだ電子デバイスを制御するオリジナルの効率的方法として層間スライドの有望コンセプトを“Slide-Tronics”と名付けた。

「われわれは、微小化と素早いスイッチングが今日の電子デバイスを改善すると見ている、さらに未来のデバイスでは情報処理の他のオリジナルな方法を可能にする。コンピュータデバイスに加えて、この技術は、ディテクタ、エネルギー蓄積や変換、光との相互作用などに貢献すると期待している。われわれの課題は、見て分かるように、新しい滑りやすさの自由度を備えた結晶を多く発見することである」とWizner Stemは結論づけている。
(詳細は、https://english.tau.ac.il)