Отримано найчистіший у світі зразок напівпровідника

Дослідники з Прінстонського університету отримали найчистіший на сьогодні зразок одного з напівпровідникових матеріалів, арсеніду галію, матеріалу, що лежить в основі таких технологій, як стільниковий зв’язок, космічна електроніка тощо. Кількість домішок в отриманому зразку не перевищує одного атома домішки на кожні 10 мільярдів атомів матеріалу, і рівень чистоти цього зразка перевищує чистоту найчистішого кремнію, з якого виготовлений нинішній еталон одного кілограма. А чіп з надчистого арсеніду галію, розміром кілька міліметрів, вже дозволили вченим побачити на власні очі та вивчити деякі аспекти загадкової поведінки електронів.

Для використання чіпа у своїх експериментах вчені нанесли на його поверхню кілька струмопровідних електродів, охолодили його до наднизьких температур, «огорнули» його надпотужними магнітними полями та пропустили через нього електричний струм. Після цього, змінюючи напруженість магнітного поля і силу електричного струму, що проходить через матеріал, вчені виявили цілу серію дивовижних ефектів, деякі з яких потрапили в поле зору вчених вперше за всю історію науки.

В ході експериментів було встановлено, що деякі речі, які є проявами ще невідомих аспектів фізики, можуть спостерігатися в надчистому матеріалі під впливом набагато слабших магнітних полів, ніж раніше. Це, своєю чергою, дозволить проводити вивчення таких явищ у більшій кількості лабораторій у всьому світі. Найбільш дивним відкриттям стало те, що електрони, що рухаються в середовищі надчистого арсеніду галію, за деяких умов вирівнялися і сформували структуру на кшталт кристалічних ґрат. Така електронна структура, відома під назвою кристала Вігнера, виникала раніше під впливом магнітних полів силою не менше 14 Тесла, але в цьому випадку такий кристал сформувався при силі магнітного поля менше ніж 1 Тесла.

Також вчені зареєстрували у середовищі надчистого 80-відсоткове збільшення кількості та амплітуди коливань електричного опору системи загалом і набагато більший за величиною прояв так званого дробового квантового ефекту Холла (fractional quantum Hall effect). Зазначимо, що цей ефект був уперше виявлений Денієлом Цуєм (Daniel Tsui), професором Прінстонського університету, який став у своє Нобелівським лауреатом з фізики за зроблене відкриття. Деякі з інших зареєстрованих явищ є проявом якоїсь зовсім іншої фізики, яка не має на сьогодні навіть теоретичної основи, яка, як підозрюють вчені, тісно пов’язана з таємничим світом квантових явищ. Джерело