Obiettivo di questo progetto è progettare, realizzare e caratterizzare nanodispositivi basati su una architettura quantistica ibrida comprendente superconduttori e semiconduttori. Le nanotecnologie avanzate consentono, infatti, di unire in modo innovativo materiali superconduttori e semiconduttori, combinando le loro proprietà e realizzando nuove funzionalità eletttroniche. Lo studio di nano-dispositivi ibridi è di grande interesse sia per la fisica fondamentale che per quella applicata, e risponde a una delle più recenti e interessanti questioni della fisica della materia condensata: la possibilità di misurare e manipolare eccitazioni complesse di particelle ed elettroni. Le strutture ibride proposte in questo progetto saranno prevalentemente basate su superconduttori non-convenzionali, in particolare superconduttori ad alta temperature critica (HTS), e barriere composte da nanofili semiconduttivi (InAs, InSb, InP) oppure flake di grafene o isolanti topologici (Bi2Te3 e Sb2Te3). Inoltre studieremo l'accoppiamento con il gas di elettroni bidimensionale che si realizza all'interfaccia tra LaAlO3/SrTiO3. Le nanostrutture superconduttore-semiconduttore sono un passo fondamentale per l'implementazione del transistor superconduttivo e sono molto promettenti per varie applicazioni, che vanno dalla spintronica di bassa potenza ai sensori ultra-sensibili nel regime dei THz, nonché all'elettronica quantistica. Il progetto si prefigge di 1) comprendere come la coerenza superconduttiva si propaga in barriere quasi unidimensionali e attraverso interfacce di nuova generazione composte da superconduttori non-convenzionali e nanostrutture; 2) individuare, sia teoricamente che sperimentalmente, evidenze della creazione di fermioni di Majorana e stati topologicamente protetti, e comprenderne la stabilità in presenza di correlazioni, disordine e condizioni di non-equilibrio. Questi risultati rappresenterebbero un importante traguardo nella fisica dello stato solido. Il nostro progetto sfrutterà in modo sinergico le competenze di tre gruppi di giovani ricercatori italiani che condivideranno le loro competenze per lavorare in questo campo nuovo e inesplorato, in continua collaborazione con prestigiosi centri di ricerca europei e mondiali. L'unità sperimentale fa riferimento al Dipartimento di Fisica, Università degli studi di Napoli “Federico II” - NA e si occuperà delle misure di trasporto basse temperature. I campioni saranno realizzati in collaborazione con il CNR-NANO di Pisa continuando una fruttuosa collaborazione già attiva da alcuni anni. L'unità sperimentale sarà supportata nell'interpretazione, nell'analisi e nella progettazione degli esperimenti da due unità teoriche: ISC-CNR Roma e SPIN-CNR Genova. Le competenze complementari dei ricercatori coinvolti garantiranno rapidi progressi nel campo. In particolare l'unità di Napoli metterà a disposizione infrastrutture per caratterizzazione in trasporto di campioni a temperature ultra-basse (fino a 15mK) e il suo bagaglio di conoscenze nel campo della superconduttività debole. L'unità ISC-CNR si concentrerà sugli aspetti topologici, sulla fisica dei Fermioni di Majorana e su effetti di disordine e correlazione. L'unità SPIN-CNR supporterà il progetto grazie alle proprie competenze in trasporto di non-equilibrio ed effetti a molti corpi in sistemi elettronici fortemente correlati .
Hybrid superconductor-semiconductor nanostructures: nanoelectronic applications, topological properties, correlation and disorder / Stornaiuolo, Daniela; Lucignano, Procolo; A., Braggio. - (2012). (Intervento presentato al convegno Hybrid superconductor-semiconductor nanostructures: nanoelectronic applications, topological properties, correlation and disorder. nel 21 marzo 2012).
Hybrid superconductor-semiconductor nanostructures: nanoelectronic applications, topological properties, correlation and disorder.
STORNAIUOLO, DANIELA;LUCIGNANO, PROCOLO;
2012
Abstract
Obiettivo di questo progetto è progettare, realizzare e caratterizzare nanodispositivi basati su una architettura quantistica ibrida comprendente superconduttori e semiconduttori. Le nanotecnologie avanzate consentono, infatti, di unire in modo innovativo materiali superconduttori e semiconduttori, combinando le loro proprietà e realizzando nuove funzionalità eletttroniche. Lo studio di nano-dispositivi ibridi è di grande interesse sia per la fisica fondamentale che per quella applicata, e risponde a una delle più recenti e interessanti questioni della fisica della materia condensata: la possibilità di misurare e manipolare eccitazioni complesse di particelle ed elettroni. Le strutture ibride proposte in questo progetto saranno prevalentemente basate su superconduttori non-convenzionali, in particolare superconduttori ad alta temperature critica (HTS), e barriere composte da nanofili semiconduttivi (InAs, InSb, InP) oppure flake di grafene o isolanti topologici (Bi2Te3 e Sb2Te3). Inoltre studieremo l'accoppiamento con il gas di elettroni bidimensionale che si realizza all'interfaccia tra LaAlO3/SrTiO3. Le nanostrutture superconduttore-semiconduttore sono un passo fondamentale per l'implementazione del transistor superconduttivo e sono molto promettenti per varie applicazioni, che vanno dalla spintronica di bassa potenza ai sensori ultra-sensibili nel regime dei THz, nonché all'elettronica quantistica. Il progetto si prefigge di 1) comprendere come la coerenza superconduttiva si propaga in barriere quasi unidimensionali e attraverso interfacce di nuova generazione composte da superconduttori non-convenzionali e nanostrutture; 2) individuare, sia teoricamente che sperimentalmente, evidenze della creazione di fermioni di Majorana e stati topologicamente protetti, e comprenderne la stabilità in presenza di correlazioni, disordine e condizioni di non-equilibrio. Questi risultati rappresenterebbero un importante traguardo nella fisica dello stato solido. Il nostro progetto sfrutterà in modo sinergico le competenze di tre gruppi di giovani ricercatori italiani che condivideranno le loro competenze per lavorare in questo campo nuovo e inesplorato, in continua collaborazione con prestigiosi centri di ricerca europei e mondiali. L'unità sperimentale fa riferimento al Dipartimento di Fisica, Università degli studi di Napoli “Federico II” - NA e si occuperà delle misure di trasporto basse temperature. I campioni saranno realizzati in collaborazione con il CNR-NANO di Pisa continuando una fruttuosa collaborazione già attiva da alcuni anni. L'unità sperimentale sarà supportata nell'interpretazione, nell'analisi e nella progettazione degli esperimenti da due unità teoriche: ISC-CNR Roma e SPIN-CNR Genova. Le competenze complementari dei ricercatori coinvolti garantiranno rapidi progressi nel campo. In particolare l'unità di Napoli metterà a disposizione infrastrutture per caratterizzazione in trasporto di campioni a temperature ultra-basse (fino a 15mK) e il suo bagaglio di conoscenze nel campo della superconduttività debole. L'unità ISC-CNR si concentrerà sugli aspetti topologici, sulla fisica dei Fermioni di Majorana e su effetti di disordine e correlazione. L'unità SPIN-CNR supporterà il progetto grazie alle proprie competenze in trasporto di non-equilibrio ed effetti a molti corpi in sistemi elettronici fortemente correlati .I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
