Новый сплав GeSn может стать основой для квантовых компьютеров

(a) Атомное изображение высококачественной структуры квантовой ямы GeSn/Ge (b) Транзисторное устройство, созданное в исследовании. Автор: Университет Тохоку

Международная группа исследователей из Германии, Японии и Канады совершила важное открытие в области полупроводников, обнаружив выдающиеся спиновые свойства сплава германий-олово (GeSn).

«Полупроводники приближаются к своим физическим и энергетическим пределам в плане скорости, производительности и энергопотребления», — говорит Макото Кода из Университета Тохоку. «Это огромная проблема, поскольку нам нужны полупроводники, которые смогут удовлетворить растущие потребности, такие как сети 5G/6G и увеличение использования искусственного интеллекта».

(a) Осцилляции Шубникова-де Хааза и квантовый эффект Холла (b) Температурная зависимость эффекта слабой антилокализации. Автор: Университет Тохоку

Исследование, опубликованное 2 октября 2025 года в журнале Communications Materials, раскрывает свойства сплава GeSn, интегрированного с кремнием, подчеркивая их низкую эффективную массу тяжелых дырок, большой g-фактор и его анизотропию.

Особенно перспективным направлением является спинтроника — подход, который выходит за рамки традиционной электроники, используя квантовое свойство собственного углового момента электрона (спин), а не полагаясь исключительно на его электрический заряд.

Команда подтвердила высокую энергию спинового расщепления, что указывает на значительные преимущества полупроводников GeSn перед традиционными материалами, такими как Si и Ge. Кроме того, они представляют собой многообещающий путь для создания кубитов и маломощных спинтронных устройств.

Важно, что сплавы GeSn совместимы с комплементарными металл-оксидными полупроводниками (CMOS), что делает это достижение критически важным шагом к революционным достижениям в квантовой обработке информации и устройствах следующего поколения.

«Будущие усилия будут сосредоточены на усовершенствовании конструкций устройств, уменьшении размеров компонентов и исследовании новых приложений», — говорит Кода. «Это международное сотрудничество подтверждает, что сплавы GeSn могут стать основой будущих технологий».