Các tấm wafer Silicon hiện đóng vai trò then chốt trong ngành công nghiệp bán dẫn, nhưng chúng có thể sẽ sớm được thay thế bằng Q-silicon trên các thiết bị máy tính lượng tử hoặc spintronic. Ảnh: Depositphotos.

Q-silicon (viết tắt của silicon lượng tử) là một dạng vật liệu bán dẫn hoàn toàn mới, mang nhiều đặc tính lý tưởng phù hợp với những ứng dụng tiềm năng như spintronics, máy tính lượng tử,… Để tạo ra Q-silicon, nhóm đã xử lý tấm silic amorphous bằng xung laser trong một khoảng thời gian cực ngắn (tính bằng nano giây) làm nó tan chảy trước khi để nguội và cứng lại. Phương pháp này cũng tương tự như kỹ thuật mà nhóm từng sử dụng trong nghiên cứu trước đó để tạo ra Q-carbon (hay carbon lượng tử).

Theo các tác giả từ NCSU, Q-silicon sở hữu một vài tính năng đặc biệt mà silic thông thường không thể có, bao gồm từ tính (ferromagnetism) ở điều kiện nhiệt độ thông thường. Đây là đặc điểm rất quan trọng trong lĩnh vực lưu trữ dữ liệu, vì thế Q-silicon hứa hẹn sẽ mở ra cánh cửa phát triển cho spintronics (hay spin điện tử học) – tức truyền và lưu trữ dữ liệu nhờ vào “spin” của electron thay vì điện tích như ngành điện tử hiện nay. Nếu điều đó trở thành hiện thực, những thiết bị điện tử trong tương lai sẽ trở nên nhỏ gọn, đạt hiệu suất và tiết kiệm năng lượng hơn rất nhiều. Ngoài ra, Q-silicon cũng sẽ là một ứng viên liệu tuyệt vời cho ngành điện toán lượng tử khi cho khả năng lưu trữ thông tin dưới dạng qbit (bit lượng tử) thay vì bit nhị phân. Chưa hết, Q-silicon còn cho độ cứng và tính siêu dẫn vượt trội hơn nhiều so với các vật liệu bán dẫn thông thường.

“Q-silicon được kỳ vọng sẽ tạo nên một cuộc cách mạng trong ngành công nghiệp điện tử nhờ bổ sung thêm những tính năng mới cần thiết cho lĩnh vực spintronics hay máy tính lượng tử”, TS. Jay Narayan – thành viên nhóm nghiên cứu cho biết – cho biết. “Nó cung cấp nền tảng lý tưởng cho việc tích hợp spintronics vào các vi chip”, ông nhấn mạnh.

Kết quả của nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Material Research Letters.