Supergeleidende transistor is via ionische vloeistof te schakelen

De resultaten zijn gepubliceerd in het tijdschrift Nature Nanotechnology. 

Supergeleiding is al gevonden in tweedimensionale kristallen, bijvoorbeeld van molybdeen disulfide of wolfraam disulfide. Deze monolaag-materialen hebben een dikte van drie atomen. "In beide monolagen bestaat een speciaal soort supergeleiding waarbij een intern magnetisch veld de supergeleidende toestand beschermt tegen een extern magnetisch veld", legt Ye uit. Gewone supergeleiding verdwijnt als het materiaal aan een sterk magneetveld wordt blootgesteld, maar deze zogeheten Ising supergeleiding is daar tegen beschermd. Zelfs in de sterkste statische magneet van Europa, met een kracht van 37 Tesla, blijft Ising supergeleiding bestaan in wolfraam disulfide. Nu is zo’n beschermend effect mooi, maar de volgende uitdaging is om dit effect te kunnen controleren met behulp van een elektrisch veld en zo de supergeleiding te kunnen schakelen.

Schakelen

Ye en zijn collega’s bestudeerden een dubbele laag molybdeen disulfide. "In die vorm zorgt de interactie tussen beide lagen voor een nieuwe supergeleidende toestand." De dubbele laag was vrij hangend gemaakt, met aan beide kanten een ionische vloeistof die is te gebruiken om een elektrisch veld over de dubbele laag aan te brengen. "In een losse monolaag is zo’n veld asymmetrisch, met aan de ene kant positieve ionen en aan de andere kant negatieve. Maar in de dubbele laag kun je dezelfde lading aan beide zijden krijgen, zodat een symmetrisch systeem ontstaat", zegt Ye. Het elektrische veld dat zo ontstond was te gebruiken om de supergeleiding aan en uit te zetten. Daarmee is dus een supergeleidende transistor gemaakt, die via de ionische vloeistof is te schakelen.

In de dubbele laag is de Ising bescherming tegen externe magnetische velden verdwenen. "Dit gebeurt vanwege veranderingen in de interactie tussen de twee lagen. Het elektrische veld herstelt de bescherming. De sterkte van die bescherming hangt af van de poortspanning op de transistor."