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探索超導現象奧秘 美科學家試圖研製超導體FET

上網時間: 2011年05月10日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:超導體  薄膜  絕緣體  美國  電阻 

為了合理解釋超導現象(superconductivity)的電阻值,美國能源部(DoE)旗下的布魯克海文國家實驗室(Brookhaven National Laboratory)製作出一種原子級完美程度(atomically perfect)的超級薄膜,據說能精確地描述絕緣體轉變成超導體的過程。

研究人員用一種通常是絕緣體的銅氧化物材料(cuprate),當作類似場效電晶體(FET)的通道,並採用分子束磊晶(molecular beam epitaxy)來製作原子級完美程度的超導電薄膜。該研究計畫的首席研究員Ivan Bozovic表示,到目前為止,研究人員已經證實,外部電場能將該種材料的溫度調節到可致超導電性的絕對溫度(Kelvin) 30度,是先前研究成果的十倍。

Bozovic指出,他們所開發出的釐米(millimeter)等級材料,也是其成為少數能以肉眼可見樣本展示量子力學特性的案例之一。此外他的研究團隊也發現,電子的庫柏對(Cooper-pairing)──也就是超導現象的必要條件──實際上是導引了轉變過程;而該種薄膜顯示了量子力學所預測的、當其轉變為超導體時的精確電阻值,也就是6.45 kilo-ohms──普朗克(Planck)量子常數除以電荷平方的兩倍。

Bozovic試圖釐清薄膜絕緣體如何轉變至超導狀態
Bozovic試圖釐清薄膜絕緣體如何轉變至超導狀態
(來源:Brookhaven National Labs.)

「在我們持續探索這些奧秘的同時,也致力於實現超快速、省電的超導電子元件;」Bozovic表示。超導FET速度會更快,功耗更低,也能比今日的傳統電晶體具備更高密度;再加上也有可能具備新穎的運作模式,例如以外部電場來調節導電性的能力。「這只是剛開始而已。」Bozovic強調。

編譯:Judith Cheng

(參考原文: Lab aims for superconducting FET,by R. Colin Johnson)





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