结合辐照和光刻技术工程师进行先进材料

第一次发表ANSTO

大协作伍伦贡大学领导的研究人员已经利用核技巧ANSTO过程工程师和其他方法来开发纳米阵列进行渠道先进的可伸缩的电子线路。

在一个报道纸在自然通讯,调查人员创建拓扑模式表面边缘州锑碲化(某人₂Te₃)使表面边缘导电而大部分层之下仍然绝缘体。

准备材料是三维拓扑绝缘体,一个新的国家与绝缘物质的能源缺口散装和无间隙的进行边缘或表面状态。

辐照取代原子引起的转换从晶体表面无序的状态。

“这项研究回答了一个基本问题,如果晶体形式的拓扑材料可以转化为玻璃拓扑绝缘体受到强烈的晶格障碍时,“ANSTO仪器科学家David Cor雷竞技苹果版tie博士解释说,一名研究助理研究员未来低能源技术(船队)中心,监督Abdulhakim烤第一作者。

“我们的研究表明,即使转换可能在特殊情况下根据过去的理论,没有统一的途径和材料,如锑碲化,而是转化为所谓的琐碎的绝缘体”。

先前的研究科学家舰队建立拓扑绝缘体可以作为“在”状态的晶体管电流由进行边缘。这使他们能够克服传统障碍电子流的晶体管。

“我们解决的问题可能听起来有点学术领域之外的和无趣的人”,Cortie博士说。

”,但它是相当重要的,它可能是设计和构建的关键节能所需的数以万亿计的晶体管使用核量子电子学技术。

离子束注入已经普遍使用了很长时间来修改定制掺杂材料的属性,例如,硅的掺杂,实际上是第二大工业使用加速器(医疗)。

然而,直到最近,这种方法没有被证明在2 d材料和拓扑绝缘体,这被广泛认为是一种很有前途的平台类型的量子电子学。

Cortie的团队合作,横向模式被蚀刻在薄的薄片材料使用聚焦离子束(FIB)仪器伍伦贡大学使用镓离子在低能量(5 - 30 keV)将不同。镓离子渗透只有几纳米材料。

研究人员能够结合离子束流和各种形式的光刻技术来实现尺寸小于20纳米。

离子辐照,进行了三种类型的接口在不同的温度下改变了原子结构和电子性质。

重要的是,表面电导率的变化发生在室温下,建议一个激进的电子结构的变化。为了展示这一点,关键导电原子力显微镜测量由佩吉博士,谁是Women-in-FLEET研究员新南威尔士大学。

x射线衍射和横截面透射电子显微镜证实了相变与x射线反射计和进一步实验中子反射计被用来获得洞察最佳离子束剂量实现转换。

在新的中子反射计Spatz我nstrument验证薄膜的厚度和形态和证实材料辐照后保持相同的化合物。

“诀窍是明智的选择的辐照剂量或我们通常所说的离子影响。如果你under-irradiate,很少发生了结构,与此同时,如果你过度照射,你破坏了材料通过溅射。我们确认我们发现amorphisation甜点,“Cortie博士说。

新的x射线反射计澳大利亚的中子散射中心确认某人的取向和结晶₂Te₃以下nanometre-scale植入。

而早期作品聚焦离子束仪器的使用仅限于很小的亚毫米波的区域,研究人员后来证明这种方法还在大晶片厘米大小的区域²大小的电影使用一个通用的低能耗(1-50 keV)离子离子注入机(LEII)小天狼星accelerator在ANSTO加速器科学中心。

“我们的离子注入机是优化植入离子比聚焦离子束在相对面积较大的乐器。我们植入通过面具覆盖面积从毫米厘米,”泽尔科- Pastuovic博士解释了加速器的科学家。

几种不同类型的材料辐照,包括碲化锑、碲化铋、硒化铋。

“我们的系统非常灵活,可以运行许多不同类型的离子,从光气体金属目标。”

加速器中心的科学支持研究离子注入对电子电路产业和空间应用程序。

合作组织包括伍伦贡大学的舰队,悉尼新南威尔士大学RMIT,慕尼黑工业大学、上海科技大学和莫纳什大学。

澳大利亚中子散射中心有许多在半导体/量子技术领域的合作,包括国际领先的实验室。ANSTO与澳大利亚公司,如量子辉煌。

“问题的非晶态和quasicrystalline拓扑绝缘体中吸引了大量的关注。我们的工作提供了第一批实验,应该有用的许多人工作在这一领域,“Cortie博士说。

“在技术方面,我相信我们也推出了一个非常有用的途径对可伸缩性拓扑电子利用离子光束来定义表面电子”。

自上而下的拓扑模式使用聚焦离子束表面和边缘国家发表在自然通讯2023年3月(DOI 10.1038 / s41467 - 023 - 37102 - x)

更多的信息

• 联系大卫Cortie博士dcr@ansto.gov.au
• 访问ANSTO加速器科学中心