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    复旦大学课题组为电子传导辟“绿色通道”
    作者:彭德倩 龚凡    来源:解放日报    更新时间:2019-05-13 17:24
      原标题:为电子传导辟“绿色通道”
     
      在纳米尺寸的导体中运动着的电子,若找不到“宽敞”的通路,可能相互撞击,四处“碰壁”,进而使导体发热,产生能量损耗。寻找超高导电材料是解决此类问题的一把钥匙。近日,复旦大学课题组在砷化铌纳米带中观测到其表面态具有超高电导率,这也是目前二维体系中的最高电导率。“电子在纳米结构中的传输是一个‘千军万马过独木桥’的过程,而我们找出了一条绿色通道。”课题组负责人、物理学系教授修发贤介绍。
     
      一个简单的生活常识是:实心的管子不能通水,空心的管子允许水流过。如果材料中有大量可以参与导电的自由电子,则称为导体。单位时间内通过单位面积的电子数量,决定了材料导电性的好坏。铜、金和银是现行应用最广泛的优良导体。其中,铜已经大规模用于晶体管的互连导线。然而令人遗憾的是,当这些材料变得很薄,进入二维尺度时,电子的散射明显增多,其运动方向容易发生大角度偏折,导电性将迅速变差。
     
      信息时代,计算机和智能设备体积越来越小,同时信号传输量呈爆炸式增长,芯片中上千万细如发丝的晶体管互连导线“运送压力”随之加大,这在一定程度上制约着信息领域的进一步发展。有没有一种办法让大量电子在这些纳米级互连导线中顺畅高速通行?科学家们开始了探索。
     
      一般来说,增加导电性有两种办法,一是把电子变多,二是让电子跑得快些。然而,这两者很难同时实现。但在外尔半金属砷化铌纳米带的表面,不可思议的事情发生了,修发贤课题组基于拓扑表面态(费米弧)的低散射率机制,实现了百倍于金属铜薄膜和千倍于石墨烯的导电性,这是目前二维体系中最好的。
     
      值得关注的是,这一发现也为材料科学寻找高性能导体提供了一个可行思路。利用这种特殊的电子结构,可以在提高电子数量的同时,降低电子散射,从而实现优异的导电特性,这在降低电子器件能耗等方面有潜在应用。
    [我要纠错]    责任编辑:赖晓娟 

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