Tutkijat havaitsivat uuden varausten kuljetusilmiön

Ilmiötä 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, jonka jälkeen toinen samanlainen pari jatkaa ”viestiä” eteenpäin rajapinnan toisella puolella. Havainto avaa mielenkiintoisia mahdollisuuksia toteuttaa uudenlaisia loogisia operaatioita elektroniikassa. Tutkijat julkaisivat havaintonsa Physical Review Letters -lehdessä 16.3.2015.

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

Havainto hyvin ainutlaatuinen

Tunnelointi-ilmiössä hiukkanen voi tietyllä todennäköisyydellä läpäistä eri materiaalien välisen ohuen rajapinnan, vaikka se olisi klassisesti mahdotonta. 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 ja Stephan Kochin johdolla. Tutkimusta ovat rahoittaneet Suomessa Aalto-yliopisto ja Suomen Akatemia. Professori Mackillo Kira toimii vuosittain vierailevana professorina Aalto-yliopistossa.

Linkki artikkeliin

Lisätietoa:
Professori Ilkka Tittonen
Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu
[email protected]
puh. 040 543 7564
nano.aalto.fi/en/research/mqs

  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu

Lisää tästä aiheesta

Aalto-yliopiston vesitutkimus
Tiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Suomalaisyrityksistä maailman vesivastuullisimmat – uusi tiekartta näyttää suunnan

Aalto-yliopiston, Luonnonvarakeskuksen ja VTT:n maa- ja metsätalousministeriön rahoituksella laatiman tiekartan tavoitteena on, että suomalaisyritykset ovat vuonna 2030 vesivastuullisimpia maailmassa.
Illustration on beige background: two students painting a big yellow lightbulb.
Tiedotteet, Opinnot Julkaistu:

Hae Aalto Thesis -projektiin: HSL - Ohjelmistotuotanto 2.0!

Aalto Thesis -ohjelman projektihaku maistereille on auki. Lue lisää HSL:n projektista ja hae mukaan!
Tiina Tuurnala, Alumna of the Year 2019, School of Engineering
Nimitykset, Tiedotteet Julkaistu:

Tiina Tuurnala Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulun Vuoden alumni 2019

”Nykyinen tehtäväni on mahtava näköalapaikka, jossa voin yhdessä muiden toimijoiden kanssa tehdä työtä kohti nollapäästöistä merenkulkua.”
Materiaali pohjautuu keväällä järjestettyyn kiiteltyyn luentosarjaan. Tekijät toivovat mukaan erityisesti nuoria, sillä heidän arjessaan sosiaalinen media on tiiveimmin mukana ja neljännes nuorista on joutunut kiusatuksi somessa.
Tiedotteet Julkaistu:

Ilmainen opiskelupaketti someilmiöistä: Mitä jokaisen tulisi tietää verkkohäiriköinnistä, someriippuvuudesta ja valeuutisista?

Materiaali pohjautuu kiiteltyyn luentosarjaan. Tekijät toivovat mukaan erityisesti nuoria, sillä heidän arjessaan sosiaalinen media on tiiveimmin mukana ja neljännes nuorista on joutunut kiusatuksi somessa.