Vật liệu lượng tử phá kỷ lục có thể vượt qua mọi chất bán dẫn

Các nhà khoa học từ Đại học Warwick và Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Canada đã phát triển một vật liệu lượng tử tương thích với silicon, thể hiện độ dẫn điện cao nhất từng được ghi nhận đối với các vật liệu như vậy. Đột phá này liên quan đến một lớp germanium mỏng chỉ vài nanomet, chịu ứng suất nén được trồng trên một tấm wafer silicon, gọi là germanium chịu ứng suất nén trên silicon (cs-GoS). Bằng cách áp dụng ứng suất nén có kiểm soát, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một cấu trúc tinh thể siêu tinh khiết, nâng cao đáng kể khả năng di chuyển điện tích, đạt được độ di chuyển lỗ kỷ lục lên tới 7,15 triệu cm²/V·s — vượt xa silicon công nghiệp tiêu chuẩn và các chất bán dẫn nhóm IV tương thích với quy trình chế tạo chip hiện đại trước đây. Tiến bộ này giải quyết các thách thức then chốt trong ngành công nghiệp chất bán dẫn, vốn đang đối mặt với giới hạn vật lý khi các chip dựa trên silicon ngày càng thu nhỏ và sinh nhiệt nhiều hơn. Germanium, nổi tiếng với khả năng di chuyển điện tích vượt trội nhưng khó tích hợp với quy trình sản xuất silicon, nay đã khả thi ở quy mô lớn thông qua cs-GoS. Tính tương thích của vật liệu này với cơ sở hạ tầng sản xuất silicon hiện có hứa hẹn mang lại các thiết bị điện tử và lượng tử nhanh hơn, tiết kiệm năng lượng hơn, đồng thời có thể kéo dài tuổi thọ của chip silicon.