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《Science》：新型半金屬薄膜的導(dǎo)電性比銅更好
發(fā)布日期：2025-02-10 瀏覽次數(shù)：3098
隨著當(dāng)今電子設(shè)備和芯片變得越來越小、越來越復(fù)雜，用于芯片內(nèi)傳輸電信號(hào)的超薄金屬導(dǎo)線在縮小尺寸時(shí)可能會(huì)成為瓶頸。解決方案是制造具有更低電阻率的超薄導(dǎo)體。傳統(tǒng)金屬在制成薄膜時(shí)電阻率會(huì)增加。拓?fù)浒虢饘? 在邊緣態(tài)導(dǎo)電，而其內(nèi)部保持絕緣，在結(jié)構(gòu)有些無序的情況下，也可以在其表面?zhèn)鲗?dǎo)大量電流。即使薄膜被變薄，仍能保持表面導(dǎo)電特性。
近日，斯坦福大學(xué)Eric Pop教授課題組和韓國Ajou大學(xué)的Il-Kwon Oh教授發(fā)現(xiàn)了一種新型的非晶態(tài)NbP 半金屬薄膜，其電阻率隨著薄膜厚度的減小而顯著降低，這一現(xiàn)象與傳統(tǒng)金屬的電阻率隨厚度減小而增加的趨勢截然相反，這一發(fā)現(xiàn)為解決納米電子學(xué)中超薄導(dǎo)線電阻過高這一長期存在的瓶頸問題提供了全新的解決方案。相關(guān)研究成果以“Surface conduction and reduced electrical resistivity in ultrathin noncrystalline NbP semimetal”為題在Science上發(fā)表。
研究人員通過在400°C的低溫下采用磁控濺射技術(shù)制備了NbP薄膜，并利用高角環(huán)形暗場掃描透射電子顯微鏡（HAADF-STEM）等先進(jìn)手段對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)NbP薄膜厚度小于5納米時(shí)，其室溫電阻率僅為約34微歐姆·厘米，比相同厚度的傳統(tǒng)金屬（如銅）低約6倍，且遠(yuǎn)低于其自身厚膜的電阻率（約60-70微歐姆·厘米）。通過溫度依賴的輸運(yùn)測量和霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，研究團(tuán)隊(duì)證實(shí)了這種電阻率降低現(xiàn)象主要源于薄膜表面的高載流子密度和良好遷移率所主導(dǎo)的表面?zhèn)鲗?dǎo)機(jī)制。這一成果不僅為超薄低電阻率導(dǎo)線的制備提供了新的材料選擇，還為未來納米電子學(xué)的發(fā)展提供了重要的理論支持。
近日，斯坦福大學(xué)Eric Pop教授課題組和韓國Ajou大學(xué)的Il-Kwon Oh教授發(fā)現(xiàn)了一種新型的非晶態(tài)NbP 半金屬薄膜，其電阻率隨著薄膜厚度的減小而顯著降低，這一現(xiàn)象與傳統(tǒng)金屬的電阻率隨厚度減小而增加的趨勢截然相反，這一發(fā)現(xiàn)為解決納米電子學(xué)中超薄導(dǎo)線電阻過高這一長期存在的瓶頸問題提供了全新的解決方案。相關(guān)研究成果以“Surface conduction and reduced electrical resistivity in ultrathin noncrystalline NbP semimetal”為題在Science上發(fā)表。
研究人員通過在400°C的低溫下采用磁控濺射技術(shù)制備了NbP薄膜，并利用高角環(huán)形暗場掃描透射電子顯微鏡（HAADF-STEM）等先進(jìn)手段對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)NbP薄膜厚度小于5納米時(shí)，其室溫電阻率僅為約34微歐姆·厘米，比相同厚度的傳統(tǒng)金屬（如銅）低約6倍，且遠(yuǎn)低于其自身厚膜的電阻率（約60-70微歐姆·厘米）。通過溫度依賴的輸運(yùn)測量和霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，研究團(tuán)隊(duì)證實(shí)了這種電阻率降低現(xiàn)象主要源于薄膜表面的高載流子密度和良好遷移率所主導(dǎo)的表面?zhèn)鲗?dǎo)機(jī)制。這一成果不僅為超薄低電阻率導(dǎo)線的制備提供了新的材料選擇，還為未來納米電子學(xué)的發(fā)展提供了重要的理論支持。
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