Der nichtlineare Hall-Effekt, der bei d\u00fcnnen Bismutfilmen entdeckt wurde, k\u00f6nnte eine bedeutende Rolle in der Technologie spielen, die Terahertz-Hochfrequenzsignale auf elektronischen Chips kontrolliert nutzen m\u00f6chte. Das berichtet ein Forschungsteam des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) und der Universit\u00e4t Salerno in Italien in der Fachzeitschrift Nature Electronics.<\/p>\n
Bismut bietet eine Vielzahl vorteilhafter Eigenschaften, die in anderen Systemen bisher nicht beobachtet wurden. Der Quanteneffekt kann sogar bei normaler Raumtemperatur beobachtet werden. Dar\u00fcber hinaus k\u00f6nnen die d\u00fcnnen Bismutfilme auch auf Kunststoffsubstrate aufgetragen werden, was sie zu einer m\u00f6glichen Option f\u00fcr moderne Hochfrequenztechnikanwendungen macht.<\/p>\n
Der Hall-Effekt bezieht sich auf eine Sammlung von Effekten, bei denen durch das Durchleiten eines Stroms durch bestimmte Materialien eine Spannung erzeugt wird, die senkrecht zum Stromfluss verl\u00e4uft. Normalerweise ist die registrierte Hall-Spannung linear von der angelegten Stromst\u00e4rke abh\u00e4ngig. Die meisten Hall-Effekte werden durch Magnetfelder oder den Magnetismus des Materials verursacht. Jedoch wurde bereits im Jahr 2015 festgestellt, dass der Hall-Effekt auch ohne magnetischen Einfluss auftreten kann. Dies wird durch Materialien erm\u00f6glicht, deren kristalline Struktur Hall-Spannungen erzeugt, die nicht mehr linear mit dem Strom zusammenh\u00e4ngen.<\/p>\n
Der nichtlineare Hall-Effekt erregt gro\u00dfes Interesse, da er das Potenzial hat, neue Bauteile f\u00fcr die Hochgeschwindigkeitselektronik zu erm\u00f6glichen. Die Forscher haben daher nach passenden Materialien und potenziellen praktischen Anwendungen gesucht. Dabei haben sie herausgefunden, dass Bismut ein vielversprechender Kandidat ist, der die gew\u00fcnschten Eigenschaften aufweist. An der Oberfl\u00e4che des Elements dominieren Quanteneffekte die Stromflussbestimmung, sogar bei Raumtemperatur.<\/p>\n
Ein bedeutender Vorteil dieser Eigenschaften ist, dass die d\u00fcnnen Bismutfilme mit quantenmechanischen Eigenschaften auf verschiedene Substrate wie Siliziumwafer und sogar Kunststoff aufgebracht werden k\u00f6nnen, die f\u00fcr elektronische Anwendungen geeignet sind. Die Kontrolle des Quanteneffekts erfolgt durch eine raffinierte Mikrofabrikationstechnik, bei der die Str\u00f6me direkt durch die Geometrie der Kan\u00e4le auf dem Chip beeinflusst werden.<\/p>\n
Bisher wurden bereits verschiedene Materialien entwickelt, die den nichtlinearen Hall-Effekt zeigen, jedoch vereinen diese nicht alle gew\u00fcnschten Eigenschaften in sich. Zum Beispiel zeigt Graphen den nichtlinearen Hall-Effekt, ist umweltvertr\u00e4glich und gut kontrollierbar. Jedoch tritt dieser Effekt nur bei sehr niedrigen Temperaturen auf und erfordert daher eine K\u00fchlung mit fl\u00fcssigem Stickstoff.<\/p>\n
Das Forschungsteam aus Rossendorf und Salerno konzentriert sich derzeit auf die Suche nach geeigneten Materialien, denkt aber bereits \u00fcber weitere Anwendungen nach. Die D\u00fcnnschichtmaterialien haben vor allem ein technologisches Potenzial in der Umwandlung von elektromagnetischen Terahertz-Wellen in Gleichstrom, was neue Komponenten in der Hochfrequenz-Kommunikation erm\u00f6glichen k\u00f6nnte.<\/p>\n
Schlagw\u00f6rter: HZDR + Denys Makarov + Salerno<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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