中国科学家研制出新型超高导电材料,电导率是石墨烯一千倍

发布时间:2019-03-19

3月19日,材料领域国际顶级期刊《自然·材料》,发表复旦大学修发贤团队最新研究论文,《外尔半金属砷化铌纳米带中的超高电导率》,制备出二维体系中具有目前已知最高导电率的外尔半金属材料-砷化铌纳米带。


导电材料是电子工业的基础,现在最主要的材料是铜,已大规模用于晶体管的互连导线。信息时代,计算机和智能设备体积越来越小,信号传输量爆炸式增长,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。而当铜变得很薄,进入二维尺度时,电阻变大,导电性迅速变差,功耗大幅度增加。这也是制约芯片等集成电路技术进一步发展的重要瓶颈。修发贤团队新研制的砷化铌纳米带材料,电导率是铜薄膜的一百倍,石墨烯的一千倍。


修发贤


复旦大学物理学系教授 修发贤:我们利用了氯化铌,利用了砷还有氢气三种元素把它们放在一起进行化学反应来制备这种砷化铌纳米带,这种材料它表面有一个表面态,这个表面态就允许电子在上面快速地通行,可以说是我们创造了一个绿色的通道,这样的话,在低维尺度下,就可以让电子快速通过而降低能耗。

 

“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。”

 

同时,区别于超导材料只能在零下几十度超低温下应用,新材料砷化铌的高电导机制即使在室温下仍然有效。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,在降低电子器件能耗等方面有重大价值。

 

复旦大学物理学系教授 修发贤:我们的手机发热、电脑发热是有两个原因,晶体管本身的发热和电流流经这些(互连)导线所产生的导线发热,那我们现在要解决的问题就是导线的发热,我们的这个材料就可以在这一方面有所用途。


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