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發現可能導致薄膜的超導電子器件的精密工程

Published on October 29, 2009 at 6:44 PM

使用使得超導超薄薄膜層,由-層,在物理學家的精密技術能源公司的美國部(DOE)的布魯克海文國家實驗室已確定一個單一的層負責,以成為超導之一這樣的材料的能力,即,開展沒有能量的電流損失。可以使用這項技術,在10月30日,2009年,“科學”雜誌上描述,工程師,更高效率的電子設備的“可調”超導超薄膜。

此圖顯示的分子束外延室,建立由層薄膜層,薄膜合成過程中的藝術家移交內。

布魯克海文國家實驗室的物理學家和領導小組組長伊万博若維奇說:“我們想回答一個基本的問題,對這類電影,”。即:如何薄薄膜和高溫超導電性仍然保留?“

越薄的材料(和其轉變溫度更高的超導體),它可以通過外部電場控制的超導的應用潛力更大。 “這種類型的控制是很難實現較厚的薄膜的,因為不滲透到金屬納米或電場,”博若維奇解釋。

要探索薄的限制,博若維奇的研究小組合成了一系列電影,高溫超導銅氧化物(銅氧化物) - 目前沒有能量損失的材料,進行冷卻溫度(Tc)低於一定的過渡時。由於鋅是已知的抑制在這些材料的超導性,科學家們系統地取代少量的鋅,銅氧化物層中。任何一層鋅的存在有抑制效果會明確認定為必要的超導薄膜。

,“博若維奇說:”我們的測量表明,鋅摻雜基本上沒有影響,除放置在一個單一的,定義良好的層時,當鋅層是,超導電性被顯著抑制。

博若維奇的研究小組所研究的材料是不尋常的,因為它包含兩種材料,一個金屬和一個絕緣層,不屬於自己的超導體,而是表現出它們之間的接口超導 [見 http://www.bnl .gov / bnlweb / pubaf /公關 / PR_display.asp?PRID = 822]。

確定鋅替代實驗是必不可少的超導層代表第二銅氧化物層離接口。科學家們發現,鋅的存在有沒有轉變溫度的影響在該超導套,約 32開爾文(-241攝氏度),除放置在特定層時。在後一種情況下,科學家們觀察到在轉變溫度的急劇下降到18開爾文(-255攝氏度)。在轉變溫度的降低,提供了一個明確的跡象表明,該特定層是負責相對較高的溫度,在超導,通常在這種材料集的“熱點”之一。

“博若維奇說,”我們現在有一個乾淨的實驗證明,高溫超導可以存在,不減在一個單一的銅氧化物層,。 “這片的信息提供了重要的輸入到我們這一現象的理論理解。”

博若維奇解釋說,在他所研究的材料,超導所需的電子實際上是從下面的接口的金屬材料。他們洩漏到上述接口的絕緣材料,並達到臨界水平,第二銅氧化物層。

但在原則上,他說,還有其他的方法實現相同的電子濃度,單層,例如摻雜施加電場取得,。這將導致高溫超導在一個單一的銅氧化物層尺寸只有0.66納米。

從實際的角度來看,這一發現打開了向製造電子設備的的路徑與調製,或可調,超導可通過電場或磁場控制的屬性。

“電子設備已經消耗了我們的用電量的很大一部分 - 這是快速增長。”博若維奇繼續。 “顯然,我們需要在未來少功率電子餓。”超導體,它沒有能量損失 - 特別是那些在溫暖,更實際的溫度的操作 - 可能是一條路可走。

博若維奇的層層的合成方法和能力,從戰略上改變個別層組成,也可能被用來探索,並可能控制其他電子層狀材料之間的接口出現的現象和屬性。

Last Update: 3. October 2011 10:46

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