這張橫斷面透射電子顯微鏡圖像顯示了用於電荷自旋轉換實驗的樣品。

《自然材料》雜誌8月17日發表論文報道：美國明尼蘇達大學的一個研究小組開發出了一種能有效提高計算機處理和記憶效率的新材料。“我們使用了一種在過去幾年中備受半導體行業關注的量子材料，並以獨特的生產方式使其具備了新的物理和自旋電子特性，從而可以極大地提高計算和內存效率。” 明尼蘇達大學首席研究員Jian-Ping Wang教授與電氣工程系主任Robert F. Hartmann說道。

在這項研究中，研究人員使用了硒化鉍（Bi2Se3）。另外，他們使用了一種被稱爲“濺射”的薄膜沉積技術，該技術由目標材料中離子和原子之間的動量交換驅動。雖然在半導體產業很常見，但這是濺射技術首次被用於製造可應用在半導體和磁性材料工業的拓撲絕緣體材料。濺射產生的拓撲絕緣層中小於6nm的納米顆粒爲材料創造了新的物理特性——改變了材料中電子的行爲。研究人員發現，與現有材料相比，這種材料在計算處理和記憶方面的效率要高出18倍。

研究人員利用明尼蘇達大學獨特的高分辨率透射電子顯微鏡技（TEM）研究了這種材料。化學工程與材料科學副教授兼電子顯微鏡專家Andre Mkhoyan說：“利用先進的畸變校正掃描瞬變電磁法，我們成功地識別出了納米大小的顆粒及其在薄膜中的界面。”研究人員表示，這一發現可能爲半導體行業以及相關行業，如磁隨機存取存儲器（MRAM）技術的進一步發展打開了大門。

Wang補充說道：“使用濺射技術來製造量子材料，比如基於鉍-硒化物的拓撲絕緣體，違背了該領域所有研究人員的直覺。四年前，在半導體研究公司和國防高級研究計劃局的大力支持下，我們開始尋找一條切實可行的道路，將拓撲絕緣體材料用於未來的計算和存儲設備。我們的實驗發現爲拓撲絕緣體材料提供了一種新的理論。”

編譯：Coke 審稿：三水 責編：張夢

期刊來源：《自然·材料》

期刊編號：1476-1122

原文鏈接：https://www.sciencedaily.com/releases/2018/08/180822112347.htm

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