В статье, вышедшей в журнале Science Advances, Цзин Ши (Jing Shi), профессор Калифорнийского университета (UC Riverside) вместе с коллегами из Массачусетского технологического института (MIT) и университета штата Аризона рассказали об очередном достижении на пути к реализации выдающегося потенциала так называемых топологических изоляторов (ТИ) для создания миниатюрных и быстрых электронных устройств с неограниченным временем автономной работы.

Методом молекулярно-лучевой эпитаксии они синтезировали пленку ТИ толщиной всего 25 атомов на основе из изолирующей магнитной пленки. Получающаяся в результате «гетероструктура» делает поверхности ТИ магнитными при температурах от комнатной и до 400 кельвин.

В ТИ электрический ток распространяется только по поверхности с небольшими энергозатратами. Если такие поверхности становятся магнитными, то потребление энергии сокращается ещё больше, поскольку ток локализуется на рёбрах ТИ.

Это явление — квантовый аномальный эффект Холла (QAHE) — открывает возможности делать устройства не только малогабаритными и сверхэкономичными, но и устойчивыми к дефектам или ошибкам.

Топологические изоляторы это единственный класс материалов, в которых может проявляться данный эффект, но для этого требуется найти способ их намагнитить. Ранее это достигалось легированием, но получаемые таким образом магнитные ТИ были нестабильными и могли демонстрировать QAHE лишь при крайне низких температурах, порядка нескольких сотых градуса выше абсолютного нуля.