史上首次!科学家实现“半导体与超导体”的连接

半导体、超导体是两种具有特殊导电性的材料。半导体是导电性介于导体与绝缘体间的物质,是近代科技发展的重要材料;而超导体在低于一定的温度后,电阻会消失,可以让电流通过但不耗损能量。近日,瑞士纳米科学研究所和Basel大学物理系团队将二硫化钼半导体单层与超导触点结合,是人类首次将半导体与超导体结合。研究团队将论文发布在《Nano Letters》期刊上。

研究论文传送门

科学家研究单层半导体堆栈技术

半导体技术快速发展,随着电子组件缩小,科学家正在研究单层(monolayer)半导体材料技术。实验室中,科学家借由分离厚度仅一个分子的半导体层来堆栈三维晶体,并用此来构建电子组件。层于层之间半导体会产生量子力学现象,因此该电子组件可应用于量子技术中。

全球科学家正在研究单层半导体堆栈技术,形成名为“凡得瓦异质结构”(van der Waals heterostructures)的合成材料。但直到近日,科学家才成功将半导体单层与超导体触点结合。

科学家首次将半导体与超导体连接,观察到强耦合现象

瑞士纳米科学研究所和Basel大学物理系团队将二硫化钼半导体单层与超导触点结合。研究团队进行低温的电学测量,发现在略高于绝对零度(摄氏 -273.15度)的环境下,该材料有超导体的特性。

研究人员也发现半导体层与超导体间的强耦合现象。论文主要作者Mehdi Ramezani表示,强耦合现象是我们期望在凡得瓦异质结构观察到的现象,但过去从未能够展现出来。

科学家一直希望能将半导体与超导体结合,期望它能表现出新的特性和物理现象。领导此研究的教授Andreas Baumgartner表示,在超导体中,电子们如同舞伴般地成对排列,产生奇怪但也奇妙的效果,例如电子流动没有阻力。另外,在半导体的二硫化钼中,电子展现出截然不同的舞蹈,还并入自身的磁矩。我们的任务就是将这两种材料整合,并且找出电子会演出怎样的舞蹈。

研究人员表示,该技术可以应用在其他的半导体上,进一步扩展潜能。Baumgartner表示,根据测量结果,这些混合的单层半导体组件的确是可能的,甚至还可能跟其他独特的材料结合,提供更多的洞见。

参考资料

《Nano Letters》、《University of Basel》、《PhysOrg》

发表评论