Разработан метод выращивания крупных кристаллов для квантовых компьютеров

Исследователи из МФТИ и МГУ сообщили о создании технологии выращивания объёмных кристаллов магнитных топологических изоляторов сантиметрового размера. Об этом говорится в статье, опубликованной в журнале Materials Chemistry and Physics. Авторы считают, что новый метод снимает одно из ключевых технологических ограничений на пути к квантовым компьютерам и энергоэффективной электронике.

Магнитные топологические изоляторы представляют собой класс материалов, которые проводят ток только по поверхности, оставаясь изоляторами внутри. Такие свойства делают их перспективной платформой для квантовых процессоров и спинтронных устройств. До сих пор широкому применению мешала фундаментальная проблема: при нагреве многие соединения этого семейства испытывают инконгруэнтное плавление, распадаясь на составляющие и не позволяя вырастить крупные однородные монокристаллы.

Российская группа предложила использовать режим трёхфазного равновесия. В работе объясняется, что вместо классического роста из расплава строго заданного состава в установке типа Бриджмена одновременно поддерживаются три фазы — растущий кристалл, жидкий расплав и твёрдый высокоплавкий компонент. Такой подход даёт возможность стабилизировать нужный состав и обойти ограничения фазовой диаграммы.

В лаборатории МФТИ продемонстрировали получение кристаллов магнитных топологических изоляторов размером в несколько сантиметров с широкими террасами на поверхности скола. Ведущий научный сотрудник лаборатории фотоэлектронной спектроскопии квантовых функциональных материалов Лада Яшина пояснила, что именно детальное знание фазовых диаграмм позволило обеспечить высокое структурное качество и однородность образцов для целого семейства теллуридов.

Отдельно подчёркивается успешное применение метода к сложным четверным системам, таким как (Ge,Mn)Bi₂Te₄ и Mn(Bi,In)₂Te₄, где ранее было трудно контролировать стехиометрию. Авторы отмечают, что управляемое распределение катионов и контроль эффективного коэффициента сегрегации открывают путь к направленному синтезу материалов с заданными магнитными и электронными характеристиками.

По данным МФТИ, создание массивных высококачественных кристаллов, в том числе MnBi₂Te₄, даёт экспериментальную базу для изучения квантового аномального и спинового эффектов Холла в объёмных образцах и поиска экзотических состояний, включая аксионный изолятор. Разработка рассматривается как стратегически важный шаг для формирования собственной элементной базы квантовых технологий и спинтроники в России, сообщает scientificrussia.ru.

Читайте также:

• Зачем засыпаю соль в мусорку: соседка подсказала классный лайфхак - теперь делаю только так
• Жизни стыдно за нас: Омар Хайям дал мудрый совет - прочтите хоть раз, если вечно жалуетесь на жизнь
• Новый год обернется кошмаром: эти безобидные украшения вызывают мигрень и астму
• От масла - только янтарный цвет: Роскачество назвало худшие марки растительного масла - оказались в черном списке
• Заменила яйца на эти 10 продуктов: за неделю набрала свои 80 г белка без единого омлета