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【研究进展】半导体具有金属和超导体的性能

12月16日 12:00 分享到:

英国斯旺西大学和德国罗斯托克大学联合研究小组的研究表明,半导体材料表面的晶体结构可具有像金属,甚至像超导体一样的性能。这一发现潜在地为更节能的电子设备之类的发展打开了大门。半导体是晶体管、集成电路、传感器和LED的有源部件,是当今电子工业的核心。我们日常生活中的电视机、计算机、照明元件以及移动电话中都使用了半导体产品,而金属材料将有源电子组件连接起来,是各种设备器件的框架。

研究小组对半导体材料表面的晶体进行了分析。研究小组将胶体合成方法应用于硫化铅纳米线,结果表明构成晶体的铅原子和硫原子可以以不同的方式排列,并且排列方式影响了材料的性能。在大多数配置中,两种类型的原子混合在一起,并且整个结构显示出预期的半导体行为。但是,研究小组发现,通过对晶体的仅包含铅原子的{111}面执行一个特定“切割”,材料就会表现出金属特性。这意味着纳米线承载的电流要大得多,它们的晶体管行为受到抑制,它们不像半导体那样响应照明,并且它们表现出与金属相反的温度依赖性。研究发现可以合成具有不同面的硫化铅纳米线,使它们看起来像笔直的或曲折的线之后,就会对其电子性能产生影响。在低温下,纳米结构的表面甚至表现得像超导体,这意味着电子以低得多的电阻传输通过结构。

该材料一种潜在的应用是无损的能量传输,这意味着不会浪费任何能量。通过进一步优化原理并将原理转移到其他材料上,可以取得重大进展,这可能会带来新的高效电子设备。

相关研究工作发表在Nature Physics。

                                      中科院武汉文献情报中心供稿