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科学家在新型晶体薄膜中观察到创纪录的电子迁移率

导读电子迁移率高的材料就像一条没有交通的高速公路。流入材料的任何电子都像通勤者一样轻松通过,没有任何障碍物或拥堵来减慢或分散它们的路径...

电子迁移率高的材料就像一条没有交通的高速公路。流入材料的任何电子都像通勤者一样轻松通过,没有任何障碍物或拥堵来减慢或分散它们的路径。

材料的电子迁移率越高,其电导率就越高,电子通过时损失或浪费的能量就越少。具有高电子迁移率的先进材料对于更高效、更可持续的电子设备至关重要,这些电子设备可以用更少的功率完成更多的工作。

现在,麻省理工学院、陆军研究实验室等机构的物理学家在三元辉锑矿薄膜中实现了创纪录的电子迁移率,辉锑矿是一种天然存在于金和石英深层热液矿床中的矿物。

在这项研究中,科学家们以最小化晶体结构缺陷的方式,生产出这种材料的纯净超薄薄膜。他们发现,这种近乎完美的薄膜——比人的头发丝薄得多——在同类薄膜中表现出最高的电子迁移率。

该团队通过检测电流通过时的量子振荡来估计材料的电子迁移率。这些振荡是材料中电子量子力学行为的特征。研究人员检测到了一种特殊的振荡节奏,这是高电子迁移率的特征——比迄今为止任何此类三元薄膜都要高。

麻省理工学院物理系高级研究员 Jagadeesh Moodera 表示:“之前,人们在这些系统中实现的电子迁移率就像在施工道路上的交通——堵车、无法驾驶、尘土飞扬、一片混乱。而使用这种新优化的材料,就像在没有交通的马萨诸塞州收费公路上行驶一样。”

研究团队的研究成果发表在《材料今日物理学》杂志上,指出三元辉锑矿薄膜是未来电子产品的有前途的材料,例如可穿戴的热电设备,可以有效地将废热转化为电能。(辉锑矿是导致商用热电冷却器产生冷却效果的活性材料。)

该材料还可以作为自旋电子设备的基础,自旋电子设备利用电子自旋来处理信息,其功耗比传统的硅基设备要低得多。

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