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科学家们深入探索量子状态的隐秘世界

更新时间:2020-07-20 16:40点击:

领导的一个研究小组由美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)已经开发出一种技术,可能导致新的电子材料超过摩尔定律的限制,1975年预测,挤在一个微小的硅基计算机芯片的晶体管数量每两年就会翻一番。他们的研究结果发表在《自然通讯》杂志上。

在寻找可能超越硅的新材料的过程中,科学家们想要利用被称为氧化物异质结构的二维器件的不寻常的电子特性。氧化物异质结构是由原子厚度的含氧材料层组成的。

科学家们早就知道,氧化物材料本身具有典型的绝缘性,这意味着它们不导电。当两个氧化材料分层在一起形成一个异质结构,新的电子材料的属性如superconductivity-the状态可以导电,而阻力,通常在数百名度低于冰点和磁性某种形式的界面,这是两种材料满足的时刻。但是,人们对如何控制这些电子状态所知甚少,因为几乎没有技术可以探测界面下面的电子状态。

现在,由伯克利实验室材料科学部高级科学家、加州大学伯克利分校物理学教授亚历山德拉·兰扎拉(Alessandra Lanzara)领导的伯克利实验室团队展示了一项技术,该技术揭示了新的奇异状态的产生,比如原子薄氧化物异质结构产生的超导性。

在伯克利实验室的先进光源,研究人员使用一种特殊的技术,称为角分辨光电发射光谱(ARPES),直接测量电子结构的限制层之间的钛酸锶/钛酸钐异质结构。

探测深度约为1纳米(一米的1000000000)在样本,研究人员发现两种独特的电子properties-called范霍夫奇点(家用)和费密面拓扑凝聚态物理学家们长期以来被认为是重要的调优超导特性等外来电子在电子材料。

研究人员对原子薄氧化物材料界面的VHS和费米表面拓扑的首次观察表明,该系统是研究如何在二维材料原子尺度上控制超导性的理想平台。

“我们的发现为这个年轻的领域增加了新的信息。而氧化的道路向工业用电子还很遥远,我们的工作是一个一步发展的下一代替代传统电子超越摩尔定律,”主要作者良说森博士研究员在伯克利实验室材料科学部门,在加州大学伯克利分校物理学博士生。

科学家们下一步计划进一步研究在更高的温度和不同的电压下,像范-霍夫奇点这样的电子特性是如何变化的。