סופר-סריג

סופר-סריג הוא מבנה מחזורי או כמו-מחזורי המהונדס כך שמבנה הפסים שלו שונה משל הגביש הרגיל של החומר ממנו הוא עשוי. דוגמה נפוצה ליצירת סופר-סריג היא הסופר-סריג הראשון שיצרו משכבות של שני חומרים (או יותר). בדרך כלל, עובי שכבה אחת הוא כמה ננומטרים. המונח יכול להתייחס גם למבנה בעל ממד נמוך יותר כמו מערך של נקודות קוונטיות או בורות קוונטיים. עקב ההצלחה הגדולה של הסופר-סריגים בשינוי המאפיינים והתכונות הפיזיקאליות של החומרים, בעשרות השנים האחרונות גילו סופר-סריגים נוספים, כגון: סריגים אופטיים, גביש פוטוני, סופר-גביש אקוסטי ועוד.

בעשור האחרון, גילו הפיזיקאי הישראלי והאמריקאי, רפי ביסטריצר והלן מקדונלד , סופר-סריג חדש בעל תכונות פיזיקאליות ייחודיות ביותר, שנוצר משתי שכבות גרפן המסובבות אחת ביחס לשנייה, היוצרות תבנית מוארה בסקאלה של עשרה ננומטרים. גילוי של סופר-סריג זה הקים תחום חדש בפיזיקה מודרנית בשם: "Twistronics" .

עד לשנת 2025 היה קיים פער גדול במחזוריות של הסופר סריגים הקיימים: מצד אחד מערכות המוארה הן בסקאלה ננומטרית ומצד שני הסריגים האופטיים הן בסקלה מיקרומטרית (אורך גל הלייזר). בשנת 2025, חוקרים מאוניברסיטת תל אביב הציעו מערכת סופר-סריג חדשה בשם סופר-סריג אקוסטו-אלקטרי שממלאת בדיוק את הפער בסקאלות האורך שבין עשרות ננומטרים אל מיקרון בהן לא היו קיימים סופר סריגים. סופר סריג זה הראה תכונות מעניינות במיוחד וגמישות מרשימה בפרמטרים הפיזיקאלים הניתנים לשליטה.

 גילוי ראשוני 
סופר-סריגים התגלו בתחילת 1925 על ידי יוהנסון ולינדה לאחר מחקרים על מערכות של זהב-נחושת ופלדיום-נחושת באמצעות דפוסי דיפרקציית קרני רנטגן מיוחדים. המחקר על סופר גבישים הפתח וממשיך עד עתה בייחוד בפיזיקת המצב מוצק ושכבות דו־ממדיות.
 תכונות מוליכים למחצה 
אם הסופר-סריג עשוי משני חומרי מוליכים למחצה עם פערי פס שונים, כל בור קוונטי קובע כללי ברירה חדשים המשפיעים על התנאים לזרימת מטענים דרך המבנה. שני חומרי המוליכים למחצה השונים מושקעים לסירוגין זה על זה כדי ליצור מבנה מחזורי בכיוון הצמיחה.

 סוגים נוספים של סופר-סריגים 

סוג נוסף של סריגי-על קוואזי-מחזוריים נקרא על שם פיבונאצ'י. ניתן לראות סריג-על פיבונאצ'י כקוואזי-גביש חד-ממדי, שבו העברת קפיצות אלקטרונים או אנרגיה באתר מקבלים שני ערכים המסודרים בסדרת פיבונאצ'י .

 חומרי מוליכים למחצה 
ממוזער|סופר-סריג המורכב מ GaAs/AlAs ופרופיל פוטנציאלי של פסי הולכה וערכיות לאורך כיוון הצמיחה (z).
מוליכים למחצה, המשמשים לייצור מבני סופר-סריג, ניתנים לחלוקה לפי קבוצות היסודות IV, III-V ו-II-VI. בעוד שמוליכים למחצה מקבוצה III-V (במיוחד GaAs/Al x Ga 1-x As) נחקרו בהרחבה, הטרו-מבנים מקבוצה IV כמו מערכת Si x Ge 1-x קשים הרבה יותר למימוש בגלל אי-ההתאמה הגדולה בסריג. אף על פי כן, שינוי המאמץ של מבני תת-הפס מעניין במבנים קוונטיים אלה ומשך תשומת לב רבה.

מערכת גרפן-בורון־ניטריד יוצרת מוליך למחצה סופר-סריג ברגע ששני הגבישים מיושרים. נושאי המטען שלו נעים בניצב לשדה החשמלי, עם פיזור אנרגיה מועט. ל-h-BN מבנה משושה הדומה לזה של גרפן. לסופר-סריג יש סימטריית היפוך שבורה. באופן מקומי, זרמים טופולוגיים דומים בעוצמתם לזרם המופעל, דבר המצביע על זוויות עמק-הול גדולות.

ישנן מערכות נוספות של סופר-סריגים כדוגמת Twistronics , וסופר-גביש אקוסטי.

 קריאה נוספת 

 ה.ט. גראן, "סריגי-על של מוליכים למחצה", וורלד סיינטיפיק (1995). ISBN 978-981-02-2061-7
 מורטן ג'אגד כריסטנסן, "אפיטה, סרטים דקים וסריג-על", המעבדה הלאומית של ריסו, (1997).  
 C. Hamaguchi, "פיזיקה בסיסית של מוליכים למחצה", הוצאת ספרינגר (2001). 

קישורים חיצוניים

 הערות שוליים 

קטגוריה:פיזיקה של חומר מעובה