Топологический изолятор работает при рекордно высоких температурах

Квантование проводимости до температуры 60 K. Автор: Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adz2408

Немецкие исследователи из Вюрцбургского университета разработали топологический изолятор, который сохраняет свои уникальные свойства при значительно более высоких температурах, чем существующие аналоги. Результаты работы опубликованы в журнале Science Advances.

Топологический изолятор — это материал, который внутри является идеальным изолятором, но по краям проводит электричество практически без потерь. Электроны движутся по этим «квантовым магистралям» в разных направлениях в зависимости от их спина — собственного момента импульса. Это явление известно как квантовый спиновый эффект Холла (QSHE).

До сих пор главным препятствием для практического применения таких материалов была необходимость охлаждения до температур, близких к абсолютному нулю (-273°C). Новая разработка демонстрирует стабильную работу при температуре около -213°C.

Команда под руководством профессора Свена Хёфлинга создала трёхслойную квантовую яму: внешние слои из арсенида индия (InAs) и средний слой из сплава галлия, индия и сурьмы (GaInSb).

«Проблема материалов, использовавшихся ранее, часто заключалась в том, что их ширина запрещённой зоны была слишком мала», — поясняет Фабиан Хартманн.

Новая структура обеспечивает большую ширину запрещённой зоны, что делает материал более стабильным при повышенных температурах. По словам Мануэля Майера, система обладает тремя ключевыми преимуществами: масштабируемость производства, воспроизводимость результатов и совместимость с существующей кремниевой технологией.

Учёные уверены, что их разработка открывает путь к созданию топологической электроники, которая будет работать при менее экстремальных температурах и сможет быть интегрирована в современные полупроводниковые технологии.

Больше информации: Manuel Meyer et al, Quantum spin Hall effect in III-V semiconductors at elevated temperatures: Advancing topological electronics, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adz2408