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新发现!迄今为止最纯砷化镓半导体面世

2021-11-11 15:47
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11月11日消息,美国普林斯顿大学研究人员在《自然·材料》杂志报告称,他们研制出了世界上迄今最纯净的砷化镓。该砷化镓样品的纯度达到每100亿个原子仅含有一个杂质,纯度甚至超过了用于验证一千克标准的世界上最纯净的硅样品。

据了解,砷化镓(gallium arsenide)是一种无机化合物,化学式为GaAs,为黑灰色固体,熔点1238℃。它在600℃以下能在空气中稳定存在,并且不被非氧化性的酸侵蚀。作为一种重要的半导体材料,砷化镓属Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体。属闪锌矿型晶格结构,晶格常数5.65×10-10m,禁带宽度1.4电子伏。

研究人员将该超纯样品冷冻到比太空温度更低的温度,随后将其包裹起来置于强大的磁场中并施加电压,让电子穿越夹在材料晶体层之间的二维平面。他们降低磁场时发现,电子可在不到1特斯拉的条件下结晶,不过需要超高质量的样品才能看到这一现象。

此外,研究小组还观察到,系统电阻中的“振荡”增加了约80%,分数量子霍尔效应的“激活间隙”变得更大。分数量子霍尔效应是凝聚态物理和量子计算中的一个关键课题,是凝聚态物理研究里最重要的成就之一,有望催生很多新奇的应用。

这项研究的结果表明,许多推动当今最先进物理学的现象都可在比以前认为的弱得多的磁场下观察到。较弱的磁场可使更多实验室研究隐藏在这种二维系统内的神秘物理问题,为进一步探索量子现象铺平了道路。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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