廣告9月12日，記者從浙江大學獲悉，該校信息電子工程學院林時勝教授團隊，利用自制的微波等離子體化學氣相沉積系統(tǒng)，成功制備出了硼氮共摻雜的塊體單晶金剛石半導體，并成功通過遷移率調控，實現(xiàn)了金剛石的超導態(tài)和金屬態(tài)，部分證實了激子超導機制的可行性，為實現(xiàn)碳基更高溫超導提供了新路徑。相關論文近日發(fā)表在國際學術期刊《先進功能材料》上。
金剛石由于具有超寬禁帶、超高擊穿場強、熔點高及熱導率高等物理性質，被譽為“終極半導體材料”。常規(guī)超導體的理論基礎是BCS理論，該理論認為聲子耦合電子庫珀對來形成超導，指出超導轉變溫度一般低于40K（約零下233攝氏度），稱為麥克米蘭極限。然而，有理論物理學家指出，利用激子來實現(xiàn)石墨烯等碳基材料中的耦合電子庫珀對，也可能獲得非常規(guī)高溫超導體。
“激子指的是半導體中電子和空穴形成的復合體。超導表明材料在某個溫度下實現(xiàn)零電阻和完全抗磁性狀態(tài)。”林時勝介紹，作為碳基半導體材料，在金剛石中引入激子來實現(xiàn)非常規(guī)超導很值得期待。
科研團隊通過調節(jié)金剛石生長過程中的壓強、溫度以及氣體摻雜比例等，制備得到的重摻雜金剛石表現(xiàn)出良好導電性，超導轉變溫度為3K（約零下270度）。通過調節(jié)緩沖層的生長參數(shù)，他們發(fā)現(xiàn)具有較高空穴遷移率的樣品可以實現(xiàn)超導態(tài)，這得益于局域束縛激子通過硼摻雜引起的空穴充分耦合，從而實現(xiàn)超導態(tài)。大尺寸單晶超導金剛石的制備為量子傳感以及量子計算芯片的開發(fā)提供了堅實的基礎。
林時勝說，團隊將石墨烯轉移至硼氮共摻雜單晶金剛石表面，制備石墨烯/金剛石異質結后，發(fā)現(xiàn)石墨烯中也實現(xiàn)類似超導特性的新型電學傳輸行為。在27K（約零下246度）下，團隊觀測到石墨烯的電阻開始下降，這揭示了金剛石以及石墨烯通向更高溫度超導的可行性。除此之外，林時勝團隊也在鋰電池負極上實現(xiàn)了超越4500mAh/g的超高比容量新型負極材料，目前，正推動該材料走向量產(chǎn)，有望大幅度提升新能源汽車等鋰電池產(chǎn)品的續(xù)航里程數(shù)。
9月12日，記者從浙江大學獲悉，該校信息電子工程學院林時勝教授團隊，利用自制的微波等離子體化學氣相沉積系統(tǒng)，成功制備出了硼氮共摻雜的塊體單晶金剛石半導體，并成功通過遷移率調控，實現(xiàn)了金剛石的超導態(tài)和金屬態(tài)，部分證實了激子超導機制的可行性，為實現(xiàn)碳基更高溫超導提供了新路徑。相關論文近日發(fā)表在國際學術期刊《先進功能材料》上。
金剛石由于具有超寬禁帶、超高擊穿場強、熔點高及熱導率高等物理性質，被譽為“終極半導體材料”。常規(guī)超導體的理論基礎是BCS理論，該理論認為聲子耦合電子庫珀對來形成超導，指出超導轉變溫度一般低于40K（約零下233攝氏度），稱為麥克米蘭極限。然而，有理論物理學家指出，利用激子來實現(xiàn)石墨烯等碳基材料中的耦合電子庫珀對，也可能獲得非常規(guī)高溫超導體。
“激子指的是半導體中電子和空穴形成的復合體。超導表明材料在某個溫度下實現(xiàn)零電阻和完全抗磁性狀態(tài)。”林時勝介紹，作為碳基半導體材料，在金剛石中引入激子來實現(xiàn)非常規(guī)超導很值得期待。
科研團隊通過調節(jié)金剛石生長過程中的壓強、溫度以及氣體摻雜比例等，制備得到的重摻雜金剛石表現(xiàn)出良好導電性，超導轉變溫度為3K（約零下270度）。通過調節(jié)緩沖層的生長參數(shù)，他們發(fā)現(xiàn)具有較高空穴遷移率的樣品可以實現(xiàn)超導態(tài)，這得益于局域束縛激子通過硼摻雜引起的空穴充分耦合，從而實現(xiàn)超導態(tài)。大尺寸單晶超導金剛石的制備為量子傳感以及量子計算芯片的開發(fā)提供了堅實的基礎。
林時勝說，團隊將石墨烯轉移至硼氮共摻雜單晶金剛石表面，制備石墨烯/金剛石異質結后，發(fā)現(xiàn)石墨烯中也實現(xiàn)類似超導特性的新型電學傳輸行為。在27K（約零下246度）下，團隊觀測到石墨烯的電阻開始下降，這揭示了金剛石以及石墨烯通向更高溫度超導的可行性。除此之外，林時勝團隊也在鋰電池負極上實現(xiàn)了超越4500mAh/g的超高比容量新型負極材料，目前，正推動該材料走向量產(chǎn)，有望大幅度提升新能源汽車等鋰電池產(chǎn)品的續(xù)航里程數(shù)。
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