科學(xué)家實現(xiàn)將半導(dǎo)體“翻轉(zhuǎn)”成絕緣體，或?qū)砀咝У牧孔釉O(shè)備

近日，密歇根大學(xué)的科學(xué)家開發(fā)出了一種半導(dǎo)體材料，可在室溫以上的條件下 “翻轉(zhuǎn)”成絕緣體。該項成果，或?qū)⑹故澜绺咏乱淮牧孔釉O(shè)備和超高效電子設(shè)備。

此前，科學(xué)家在只有一個原子厚的硫化鉭二維結(jié)構(gòu)中觀察到，支持這種量子翻轉(zhuǎn)的奇異電子結(jié)構(gòu)只能在 -73攝氏度的超冷溫度下穩(wěn)定。然而，新半導(dǎo)體材料可在高達76攝氏度的溫度下保持穩(wěn)定。

研究作者Robert Hovden說：“奇異的量子特性—比如從導(dǎo)體切換到絕緣體的能力—可能是下一代計算的關(guān)鍵。它提供了更多存儲信息的方法和更快的狀態(tài)切換，這可能會導(dǎo)致出現(xiàn)更強大、更節(jié)能的設(shè)備。”

今天的電子產(chǎn)品使用微型電子開關(guān)來存儲數(shù)據(jù)，斷電后數(shù)據(jù)就會消失。未來的設(shè)備可以使用其他材料，例如“導(dǎo)體”或“絕緣體”來存儲數(shù)字數(shù)據(jù)，只需要快速的能量就可以在狀態(tài)之間切換，而不是穩(wěn)定的電流。

本次研究的重點就是使半導(dǎo)體材料在室溫以上的條件下“翻轉(zhuǎn)”成絕緣體，而不是此前所必須的超冷溫度。該團隊首先制作了幾個夾在一起的單原子厚的硫化鉭層樣品，每一層都是處于所謂八面體狀態(tài)的半導(dǎo)體。雖然存在一些電荷密度波，但它們過于不穩(wěn)定和無序，無法產(chǎn)生導(dǎo)體-絕緣體翻轉(zhuǎn)等奇異行為。

但是，隨著樣品的加熱，硫化鉭層開始一層一層地切換到“棱柱”狀態(tài)-相同原子的不同排列。然后，科學(xué)家將該樣品冷卻回室溫。他們發(fā)現(xiàn)，八面體狀態(tài)的層顯示出有序而穩(wěn)定的電荷密度波，并且在76攝氏度的溫度下保持這種狀態(tài)。這說明，這些層已經(jīng)從半導(dǎo)體轉(zhuǎn)變?yōu)榻^緣體。

研究人員表示，他們正在深入研究這一現(xiàn)象，通過調(diào)整更多的過程變量和測試機制，以控制由電荷密度波激發(fā)的奇異行為。

該研究論文題為“Two-dimensional charge order stabilized in clean polytype heterostructures”，已發(fā)表在Nature Communications上。

前瞻經(jīng)濟學(xué)人APP資訊組

論文原文：https://www.nature.com/articles/s41467-021-27947-5

從學(xué)術(shù)到產(chǎn)業(yè)，更多相關(guān)數(shù)據(jù)請參考前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《2021-2026年中國量子計算行業(yè)市場前瞻與投資策略分析報告》。同時前瞻產(chǎn)業(yè)研究院還提供產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)、產(chǎn)業(yè)研究、產(chǎn)業(yè)鏈咨詢、產(chǎn)業(yè)圖譜、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、園區(qū)規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)招商引資、IPO募投可研、IPO業(yè)務(wù)與技術(shù)撰寫、IPO工作底稿咨詢等解決方案。

標(biāo)簽： 半導(dǎo)體 量子設(shè)備