Lādiņnesēju transports topoloģisko izolatoru hibrīdās ierīcēs

Abstract

Promocijas darbā tika pētīta augstfrekvenču ierīcēs iestrādāto trīsdimensionālo topoloģisko izolatoru (TI) struktūra un lādiņnesēju transports, koncentrējoties uz lādiņu detektēšanu un metroloģiju. Galvenais promocijas darba sasniegums ir parādītā iespēja izmantot TI materiālus, lai izveidotu kvantu vienelektrona lādiņu sūkni, ko var izmantot kā kvantu metroloģisko strāvas standartu jeb, citiem vārdiem sakot, lai liktu tehnoloģiskos pamatus uz TI balstītai ierīcei, kas var kalpot kā Starptautisko mērvienību sistēmas (saīsināti SI) ampēra standarts. Promocijas darba tehnoloģiskie sasniegumi sagatavo augsni lādiņu ”sūknēšanai” uz TI balstītās ierīcēs, kā arī citās nanoelektroniskās ierīcēs, piemēram, hibrīdierīcēs kvantu informācijas apstrādei, sensoros, termoelektriskās, spintronikas ierīcēs, elektromehāniskajos slēdžos u.c.

In this thesis the structural and electronic transport properties of 3D topological insulators (TIs) incorporated into high-frequency devices with a focus on metrology and charge sensing were studied and exploited. The main driver of the thesis is the prospect of using TI materials to create a quantum single-electron charge pump that can be used as a metrological current standard, or in other words to lay the technological foundations for a TI-based device that can realize the Ampere for the International System of Units (abbrev. SI). The technological developments in this thesis prepare the ground for charge pumping in TI-based devices, as well as for other nanoelectronic devices, such as hybrid devices for quantum information processing, sensing, thermoelectric applications, spintronics, electromechanical switching, and so on.