科(kē)技日报北京1月22日電(diàn) （记者张梦然）德國(guó)维尔茨堡—德累斯顿卓越集群ct.qmat团队的理(lǐ)论和实验物(wù)理(lǐ)學(xué)家开发出一种由铝镓砷制成的半导體(tǐ)器件。这项开创性的研究发表在最新(xīn)一期《自然·物(wù)理(lǐ)學(xué)》杂志(zhì)上。

　　由于拓扑趋肤效应，量子半导體(tǐ)上不同触点之间的所有(yǒu)電(diàn)流都不受杂质或其他(tā)外部扰动的影响。这使得拓扑器件对半导體(tǐ)行业越来越有(yǒu)吸引力，因為(wèi)其消除了对材料纯度的要求，而材料提纯成本极高。拓扑量子材料以其卓越的稳健性而闻名，非常适合功率密集型应用(yòng)。新(xīn)开发的量子半导體(tǐ)既稳定又(yòu)高度准确，这种罕见组合使该拓扑器件成為(wèi)传感器工程中令人兴奋的新(xīn)选择。

　　利用(yòng)拓扑趋肤效应可(kě)制造新(xīn)型高性能(néng)量子器件，而且尺寸也可(kě)做得非常小(xiǎo)。新(xīn)的拓扑量子器件直径约為(wèi)0.1毫米，且易于进一步缩小(xiǎo)。这一成就的开创性在于，首次在半导體(tǐ)材料中实现了微观尺度的拓扑趋肤效应。这种量子现象3年前首次在宏观层面得到证实，但只是在人造超材料中，而不是在天然超材料中。因此，这是首次开发出高度稳健且超灵敏的微型半导體(tǐ)拓扑量子器件。

　　通过在铝镓砷半导體(tǐ)器件上创造性地布置材料和触点，研究团队在超冷条件和强磁场下成功诱导出拓扑效应。他(tā)们采用(yòng)了二维半导體(tǐ)结构，触点的排列方式可(kě)在触点边缘测量電(diàn)阻，直接显示拓扑效应。

　　研究人员表示，在新(xīn)的量子器件中，電(diàn)流—電(diàn)压关系受到拓扑趋肤效应的保护，因為(wèi)電(diàn)子被限制在边缘。即使半导體(tǐ)材料中存在杂质，電(diàn)流也能(néng)保持稳定。此外，触点甚至可(kě)检测到最轻微的電(diàn)流或電(diàn)压波动。这使得拓扑量子器件非常适合制造尺寸极小(xiǎo)的高精度传感器和放大器。