Создан сверхпроводящий транзистор, управляемый светом

Иллюстрация работы обычного (A) и светочувствительного (B) полевого транзистора со сверхпроводниковым затвором. В первом случае сверхпроводимость вызывается подачей напряжения на затвор, во втором — поляризацией изолятора, индуцированной ультрафиолетовым излучением. (Изображение — Институт молекулярных наук).

Научно-исследовательская группа из Японии создала сверхпроводящий транзистор, состояния которого могут переключаться под воздействием ультрафиолетового излучения. Это важная веха на пути к будущим высокоскоростным переключающим устройствам и высокочувствительным оптическим датчикам.

В 2013 году группа исследователей под руководством Хироси Ямамото (山本浩史, Hiroshi Yamamoto) из Института молекулярных наук (Institute for Molecular Science, National Institutes of Natural Sciences), Окадзаки, Япония, создала первый в мире органический сверхпроводящий полевой транзистор. Он базировался на органическом сверхпроводнике κ-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Br (κ-Br), где BEDT-TTF — бис(этилендитио)тетратиафульвален. В нынешней работе, ведущим автором которой стал Масаюки Суда (須田理行, Masayuki Suda) учёные заменили электрод затвора на тонкую плёнку из спиропирана. При облучении транзистора ультрафиолетовым светом он продемонстрировал быстрое падение электрического сопротивления и переход в сверхпроводящее состояние спустя 180 секунд.

Спиропиран — светочувствительная органическая молекула, демонстрирующая внутримолекулярную электрическую поляризацию под воздействием ультрафиолетового излучения. Поляризация и создаёт в плёнке избыток носителей заряда, который вызывает сверхпроводимость. Снимается она деполяризацией, индуцируемой светом видимого диапазона.

Устройство можно переключать в сверхпроводящее состояние как управлением напряжения затвора, так и с помощью облучения ультрафиолетом. Подобная гибкость, возникающая благодаря сочетанию двух видов функциональных молекул, BEDT-TTF и спиропирана, указывает на широкие перспективы применения органических систем.

«В настоящее время для переключения полевого транзистора требуется 180 секунд, но он может работать намного быстрее, — комментирует Суда. — Это устройство откроет путь к новым разновидностям устройств, которые смогут удовлетворить растущий спрос на высокоскоростную информационную инфраструктуру».

Максим Рославлев :