Новый способ производства кристаллов ускорит создание квантовых процессоров

Учёные из МФТИ и МГУ представили новый метод выращивания объёмных кристаллов магнитных топологических изоляторов, пригодных для квантовой электроники. О результатах сообщается в журнале Materials Chemistry and Physics. Авторы заявили, что им удалось получить сантиметровые монокристаллы с высокой степенью структурного совершенства и стабильности.

В работе напоминается, что магнитные топологические изоляторы проводят ток только по поверхности, тогда как объём материала остаётся изолирующим. Благодаря этому их рассматривают как основу для кубитов, спинтронных элементов и энергоэффективных схем. Ключевым препятствием долгое время оставалось инконгруэнтное плавление: при нагреве такие соединения распадались, а стандартные схемы роста из расплава не позволяли контролировать состав и структуру крупных кристаллов.

Исследовательская группа предложила модифицировать бриджменовский рост и вести синтез в условиях трёхфазного равновесия. В описании метода указывается, что в тигле одновременно присутствуют растущий кристалл, расплав и твёрдый высокотемпературный компонент, играющий роль буфера состава. Такой режим позволяет компенсировать разложение при плавлении и поддерживать узкую область первичной кристаллизации.

По данным МФТИ, подход был успешно применён к ряду теллуридов, включая MnBi₂Te₄ и более сложные четверные системы (Ge,Mn)Bi₂Te₄ и Mn(Bi,In)₂Te₄. Заведующий лабораторией фотоэлектронной спектроскопии квантовых функциональных материалов Александр Фролов отметил, что продемонстрированный контроль стехиометрии и однородности распределения катионов позволяет целенаправленно настраивать электронные и магнитные свойства получаемых кристаллов.

Структурное качество образцов подтверждено методами ARPES и сканирующей туннельной микроскопии. Директор Центра перспективных методов мезофизики и нанотехнологий МФТИ Василий Столяров указал, что массивные кристаллы открывают путь к детальному исследованию квантового аномального и спинового эффектов Холла в объёме, а также к поиску аксионоподобных фаз.

Авторы подчёркивают, что возможность точного управления составом и уровнем Ферми делает разработанный подход платформой для синтеза материалов с программируемыми характеристиками. В перспективе такие кристаллы рассматриваются как основа для создания стабильных кубитов, спинтронных устройств и энергоэффективной электроники, что придаёт работе стратегическое значение для развития квантовых технологий в России, сообщает scientificrussia.ru.

Обратите внимание: Овнов ждет резкий карьерный подъем, а Ракам смело можно начинать ремонт