Im Rahmen eines hochtechnologischen Forschungslabors erklären Sie Schritt für Schritt, wie Sie einen topologischen Supraleiter mit dem Prozess der Nähe-induzierten Supraleitung herstellen.
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Hier ist ein allgemeiner Umriss des Prozesses der Herstellung eines topologischen Supraleiters: 1. Vorbereitung des Substrats: Der erste Schritt ist die Herstellung eines geeigneten Substrats, auf dem der Supraleiter hergestellt wird. Dieses Substrat könnte ein dünner Film eines konventionellen Supraleiters sein, wie Aluminium (Al), auf einem geeigneten Material, wie einem Saphirsubstrat. 2.Position eines normalen Metalls: Als nächstes wird ein normales Metall, wie Gold (Au), auf dem Substrat zu einer bilayer Struktur abgelagert. Das normale Metall wirkt als ein "näherungseffekt" Material, das die Supraleitung in der benachbarten Schicht induzieren kann. 3. Deposition eines magnetischen Materials: Ein magnetisches Material, wie ferromagnetisches Eisen (Fe), wird dann auf der Oberseite des normalen Metalls abgelagert. Dieses magnetische Material wird verwendet, um ein Magnetfeld zu schaffen, das verwendet werden kann, um die topologische Supraleiterphase zu steuern. 4. Musterung des magnetischen Materials: Das magnetische Material, wie ferromagnetisches Eisen (Fe), wird dann in die gewünschte Form der Photolithographie gemustert.
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Könnte Bi2Te3 anstelle von Bi2Se3 als topologischer Isolator verwendet werden?
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Bi2Te3 und Bi2Se3 sind beide Materialien, die als topologische Isolatoren untersucht wurden, aber Bi2Se3 ist im Allgemeinen vielversprechender für Anwendungen. Einige der wichtigsten Gründe: - Bi2Se3 hat eine einfachere Kristallstruktur, die seine elektronischen Eigenschaften theoretisch leichter zu verstehen macht. Die Bandstruktur zeigt einen klaren topologischen Isolationszustand mit einem einzigen Dirac-Konus-Oberflächenzustand. - Bi2Se3 hat eine größere Bandlücke als Bi2Te3, so dass der Isolierzustand robuster ist und die Oberflächenzustände besser isoliert sind. Dies führt zu kohärenteren und nützlicheren elektronischen Eigenschaften. - Der Oberflächenzustand von Bi2Se3 hat einen einzigen Dirac-Konus, während Bi2Te3 mehrere Kegel hat, die mehr leitende Kanäle ermöglichen und es schwieriger machen, die Oberflächenzustände zu nutzen. So, während beide topologische Isolatoren sind, Bi2Se3 neigt dazu, ein einfacheres und ideales System zu sein, um die wichtigsten Eigenschaften zu untersuchen, die topologische Isolatoren für Anwendungen wie Low-Power-Elektronik oder Quanten Computing nützlich machen. Bi2Te3 kann zwar funktionieren, aber einige zusätzliche Komplexität aufweisen.
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