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蒙纳士大学实验室中发现的三锑酸钠

2017-11-16 09:17:02

蒙纳士大学实验室中发现的三锑酸钠三锑酸三钠的光明前景


在具有接触点的蓝宝石上生长的NABI薄膜,以允许在磁场中低温下的载流子密度和迁移率的电测量。可以制造成与高质量的石墨烯替代品“电子光滑”,同时保持石墨烯的高电子迁移率。


Na3Bi是拓扑狄拉半金属(TDS),被认为是石墨烯的3D等价物,因为它显示出相同的非常高的电子迁移率。


在石墨烯中,如在TDS中,电子以恒定速度移动,与其能量无关。


在用于快速开关电子器件的材料中,这种高电子迁移率是非常需要的。理论上,石墨烯中的电子流速可以是硅中的100倍。


然而,在实践中,由于材料的二维性质,石墨烯的显着电子迁移率存在局限性。


虽然石墨烯本身可以是非常纯净的,但它作为独立材料使用太脆弱,并且必须与另种材料结合。并且因为石墨烯是原子级薄的,所以衬底中的杂质能够在石墨烯内引起电子紊乱。

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这种称为“电荷水坑”的微观不均匀性限制了电荷载流子的迁移率。


在实践中,这意味着基于石墨烯的装置必须精心构造,其中石墨烯片铺设在基底材料上,使这种电子病症小化。六角形氮化硼(h-BN)通常用于此目的。


但现在,澳大利亚FLEET研究中心的研究人员发现,在蒙纳士大学实验室中生长的三锑酸钠(Na3Bi)与高质量的石墨烯/ h-BN样具有电子光滑性。


蒙纳士物理与天文学院的首席研究员Mark Edmonds博士说,这是项成就。 “这是以这种方式测量3D Dirac材料,”Edmonds博士说。 “我们很高兴能在这种材料中找到如此高度的电子光滑度。”


这发现对于推进这种新拓扑材料的研究至关重要,这种材料可广泛应用于电子领域。埃德蒙兹博士说:“我们无法知道有多少研究领域可以开放。” “石墨烯/ h-BN的相同发现补充研究。”


随着Na3Bi电子光滑度的展现,其他研究可能性开启了。自从2004年被发现以来,对石墨烯中电子的相对论(高迁移率)流动进行了大量研究。通过这项新研究,可以预期对Na3Bi进行类似的研究。


与石墨烯相比,Na3Bi具有许多有趣的优点。


除了避免双层石墨烯/ h-BN器件中涉及的困难构造方法之外,Na3Bi可以在毫米级或更大规模上生长。目前,石墨烯-h-BN仅限于几微米。


重要优势是可以使用Na3Bi作为晶体管的导电通道 - 建立在拓扑绝缘体科学基础上的晶体管。


后续步骤和拓扑晶体管


“发现电子光滑,薄薄的TDS薄膜是迈向可切换拓扑晶体管,”FLEET主任Michael Fuhrer教授说。


“石墨烯是导体,但不能'关闭'或控制,”Fuhrer教授说。 “拓扑材料,如Na3Bi,可以通过施加电压或磁场从传统绝缘体转换为拓扑绝缘体。”


拓扑绝缘体是新型材料,在其内部表现为电绝缘体,但可沿其边缘传输电流。与传统电路径不同,这种拓扑边缘路径可以承载具有接近零能量耗散的电流,这意味着拓扑晶体管可以在不燃烧能量的情况下切换。


拓扑材料诺贝尔物理学奖中得到认可。


拓扑晶体管将“切换”,就像传统的晶体管样。栅极电位的施加将使Na3Bi沟道中的边缘路径在拓扑绝缘体(“on”)和传统绝缘体(“off”)之间切换。


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