교토대학과 오사카대학의 공동연구그룹은 한 방향으로만 전기저항이 제로가 되는 초전도 다이오드 효과를 세계 최초로 관측했다.
다이오드란, 순방향으로 전류를 잘 흘리는 한편, 역방향으로는 거의 흐르지 않는 특성을 갖는 소자를 말한다.그 중에서도 반도체 다이오드는 정류기, 혼합기, 광검출기 등 수많은 전자 부품에 이용되고 있다.
그러나 반도체의 전기 저항은 XNUMX이 아니기 때문에 각 부품의 에너지 손실이 문제가된다.따라서, 반도체가 아닌 전기 저항 제로의 초전도체에 다이오드의 특성을 부여하는 것, 즉 특정 방향에서만 저항이 제로가되는 초전도 다이오드의 실현이 요구되어 왔다.
본 연구에서는 니오븀(Nb)층, 바나듐(V)층, 탄탈(Ta)층으로 이루어지는 비대칭 구조를 가진 초전도 인구 격자에 있어서, 외부 자장 및 전류의 방향에 의해 초전도-상전도 스위칭이 가능하다는 것을 발견했다.이것은, Nb/V/Ta 인구 격자가 초전도 다이오드로서 기능하는 것을 의미하고 있어, 최초의 초전도 다이오드 효과의 실증이 된다.
물질에 공간 반전 대칭 붕괴가 존재할 때, 전류의 비선형 응답에 의해 비 상반적인 전하 수송이 발생한다.다이오드 소자로서 전자 회로를 구성하는 각종 부품에 이 비상반 전하 수송 현상이 응용되고 있지만, 지금까지 초전도 물질에 있어서의 보고예는 거의 없었다. Nb/V/Ta 인구 격자는, 박막 적층 방향으로 공간 반전 대칭성이 찢어져 있기 때문에, 비상반성을 가진다고 생각된다고 한다.
본 연구에서 관측된 초전도 다이오드 효과는 에너지 비소산하고 방향 제어 가능한 전하 수송 기술의 확립을 위해 크게 공헌할 것으로 보이며, 향후 에너지 손실이 매우 작은 전자 회로의 실현이 기대된다.
