Ainutlaatuinen havainto sähköisten varausten kuljetusilmiöstä

31.3.2015

Tutkijat havaitsivat uuden varausten kuljetusilmiön, jota voi soveltaa uudenlaisissa, osittain optisesti ja osittain sähköisesti, toimivissa prosessoreissa. Aalto-yliopiston ja saksalaisen Marburgin yliopiston tutkijat ovat yhteistyössä tutkineet varausten liikkumista puolijohdemateriaalien rajapintojen yli ja havainneet uudenlaisen varausten kuljetusilmiön.

Ilmiössä negatiivisen elektronin ja positiivisen varauksen muodostama pari siirtyy rajapinnalle, minkä jälkeen toinen samanlainen pari jatkaa "viestiä" eteenpäin rajapinnan toisella puolella. Havainto avaa mielenkiintoisia mahdollisuuksia toteuttaa uudenlaisia loogisia operaatioita elektroniikassa. Havainto julkaistiin Physical Review Letters -lehdessä 16. maaliskuuta. Suomen Akatemia on rahoittanut Suomen osuutta.

”Mikroelektroniikan lisäksi varausten kuljetusilmiöt ovat avainroolissa myös useissa biologisissa prosesseissa, kuten fotosynteesissä”, professori Ilkka Tittonen selventää.

Löydetty ilmiö ei perustu yksittäisten varausten kulkeutumiseen vaan elektronin ja siihen sähköisesti kytkeytyneen positiivisen varauksen muodostaman parin dynamiikkaan. Tätä elektronin ja positiivisesti varatun aukon muodostamaa sidottua paria kutsutaan eksitoniksi.

”Havainto on hyvin ainutlaatuinen. Lopulta terahertsitaajuudella toimiva optinen pulssi vie tiedon tai niin sanotun korrelaation elektroniaukkoparista rajapinnan puolelta toiselle ilman, että eksitoni itse tunneloituu, eli läpäisee rajapintoja. Modernin fysiikan alalla ei ole aikaisemmin löydetty täysin vastaavaa ilmiötä”, Tittonen kuvailee.

Ilmiössä yhdistyvät puolijohde- ja terahertsitekniikat ja se mahdollistaa uudenlaisen loogisen toiminnallisuuden mikroelektroniikassa. Ryhmä uskoo, että ilmiöön perustuen on mahdollista suunnitella uudenlaisia prosessoreita, jotka toimivat osittain optisesti ja osittain sähköisesti.

Tutkimus on tehty Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulussa pääosin Osmo Vänskän toimesta professori Ilkka Tittosen ja Marburgin yliopistossa professorien Mackillo Kiran jaStephan Kochin johdolla. Suomessa tutkimusta on Suomen Akatemian lisäksi rahoittanut Aalto-yliopisto. Professori Mackillo Kira toimii vuosittain vierailevana professorina Aalto-yliopistossa.

Linkki artikkeliin http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.116802

Lähde: Aalto-yliopiston tiedote

Viimeksi muokattu 15.4.2015
Seuraa meitä:
FacebookSlideshareTwitterYoutube
VAIHDE 029 533 5000
KIRJAAMO 029 533 5049
FAKSI 029 533 5299
   
SÄHKÖPOSTI etunimi.sukunimi@aka.fi
AUKIOLO Arkisin 8.00-16.15
   
HENKILÖHAKU »
YHTEYSTIEDOT, LASKUTUS  JA
REKISTERISELOSTEET»
KYSYMYKSET JA PALAUTE »