Международная группа учёных, включая сотрудников Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, создала искусственный двумерный электростатический кристалл, электронные свойства которого можно менять с помощью электрического напряжения и магнитного поля.
Кристалл сформирован внутри полупроводниковой структуры — слоя арсенида галлия в арсениде алюминия-галлия. Учёные наложили на двумерный электронный газ периодический электростатический рельеф. Меняя напряжение на двух затворах, исследователи смогли перестраивать электронный спектр от «графеноподобного» к «кагоме-подобному» прямо в одном чипе, без замены образца.
Как пояснил старший научный сотрудник ИФП СО РАН Виталий Ткаченко, главное достижение работы в том, что в одном устройстве можно электрически переключать типы электронных состояний. В кагоме-подобной решётке электроны почти «застывают» в плоской энергетической зоне, и на первый план выходят взаимодействия между ними.
При определённых условиях учёные обнаружили новое коллективное состояние электронов — коррелированный изолятор, который не удавалось объяснить существующими моделями.
Созданная платформа позволяет моделировать квантовые системы, которые трудно воспроизвести в природных материалах. Сотрудники ИФП СО РАН — Ольга и Виталий Ткаченко — сопровождали эксперимент численными расчётами и оптимизировали дизайн структуры. Работа опубликована в журнале Nature Physics.
Фото пресс-службы ИФП СО РАН