中美科学家在光滑基座上种出拓扑绝缘体

据物理学家组织网近日报道，中美科学家携手合作，为未来的电子设备研发出一类名为拓扑绝缘体（TI）的电导体。该研究团队报告称，他们在一个超高真空腔内，分别在砷化镓（GaAs）粗糙和光滑的表面，种植出了两类拓扑绝缘体材料，并对它们输送电子的能力进行了评估。相关研究发表在最新一期的美国物理联合会学术期刊《AIP Advances》上。

拓扑绝缘体是一种具有新奇量子特性的物质状态，为近几年来物理学的重要科学前沿之一。从理论上分析，这类材料的内部是一个绝缘体，会阻碍电荷的流动；但其表面则像一个非常高效的电导体，使电子不会偏离其行进方向。

该研究的通讯作者、北京大学量子材料科学中心研究员、博士生导师王健（音译）表示：“拓扑绝缘体所拥有的这种属性使其能在未来用于超高速、能量不散逸的计算机内，这种计算机内的大量信息将被量子通道内的电子所运载，避免目前计算机中电子散射导致的芯片过热、数据流被破坏以及操作速度减慢的困扰。”

研究人员以半导体工业广泛使用的材料砷化镓作为基座，制造出了两类拓扑绝缘体材料：碲化铋、碲化锑。

该研究的联合作者、阿肯色州纳米材料科学和工程研究所纳米技术学家蒂莫西·摩根说：“电子传导能力更强的高质量拓扑绝缘体薄膜在更光滑的表面基座上被种植出来，这对我们来说是一个意外之喜，一般来说，粗糙的点会为薄膜的生长提供定位点，而光滑的表面则不会。新发现表明，我们需要对实验中涉及到的生长机制进行更深入的调查。”

该研究的主要作者、俄亥俄州立大学电子和计算机工程学院的博士后曾兆权（音译）表示，他们已经证明，能够在工业标准的基座上种植出高质量的拓扑绝缘体材料，接下来，他们打算用其设计并制造出某些基本的设备，以便检查它们在进行电子开关和光电探测方面的表现。