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研究观察到单质铋薄膜中的室温非线性霍尔效应

导读 5G出现后,工程师们一直在尝试设计技术来进一步增强无线通信技术。为了提高这些系统的数据传输速率,最终需要将其载波频率扩展到 100 GHz...

5G出现后,工程师们一直在尝试设计技术来进一步增强无线通信技术。为了提高这些系统的数据传输速率,最终需要将其载波频率扩展到 100 GHz 以上,达到太赫兹范围。

然而,现有的设备和技术已被证明无法实现如此高的载波频率。为实现这一目标,提出的一种解决方案需要使用一些具有所谓非线性霍尔效应的量子材料。

亥姆霍兹德累斯顿罗森多夫中心 (HZDR) eV 和萨勒诺大学的研究人员发现了一种用于开发下一代无线通信系统的有前途的材料,即薄膜元素铋。他们发表在《自然电子》杂志上的论文表明,这种材料表现出室温非线性霍尔效应。

“其他团队已经创造了各种表现出非线性霍尔效应的材料,但他们并没有结合所有技术上所需的特性,例如简单且环保的化学成分、室温操作以及在适合微型和微型设备的基板上制备的可能性。柔性电子产品,”该论文的合著者 Denys Makarov 和 Carmine Ortix 告诉 Tech Xplore。

“例如,石墨烯对环境安全,其非线性霍尔效应可以很好地控制,但只能在低于-70摄氏度左右的温度下进行。这意味着如果研究人员想要利用该效应,就必须将其冷却下来用液氮。”

其他先前研究的化合物,例如过渡金属二硫属化物和一些氧化物,也在低温下表现出非线性霍尔效应,通常甚至低于在石墨烯中实现这种效应所需的温度。马卡洛夫、奥尔蒂克斯和他们的合作者开始寻找其他可能更适合开发现实世界量子无线通信技术的材料。

“我们确定元素材料铋是量子技术应用的潜在候选者,”马卡罗夫和奥尔蒂克斯解释道。

“与由材料中磁场或磁性的影响产生的经典霍尔效应相比,铋薄膜的表面能够在没有任何磁性的情况下产生霍尔电压,不再与电流线性相关。这种效应非常有趣因为它使新型高速电子元件成为可能。”