我們來看一則消息.... 

以「魔角」相疊的石墨烯驚現雙重身分,身兼絕緣體與超導體

網址: https://technews.tw/2018/03/09/graphene-superconductor-magic-angle-mott-insulator-moire-configuration/

由麻省理工學院、哈佛大學與日本國家物質材料研究機構(National Institute for Materials Science)專家組成的團隊,將兩層石墨烯片以 1.1 度的「魔角」(magic angle)堆疊,使蜂巢般的原子網格稍微交錯,接著添加電子,意外發現這種材料竟帶來「奇蹟」特性:既是絕緣體(電荷不能通過材料),也是科學家夢想中零電阻的超導體(電子可以在沒有電阻的情況下穿過材料)。

研究人員嘗試過旋轉各種角度,但只有以 1.1 度旋轉相疊的石墨烯片其六邊形蜂巢晶格形成精確摩爾結構(moiré configuration),就像莫特絕緣體(Mott insulator)一樣,石墨烯片間的電子出現強烈靜電相互作用,相互排斥而無法流動;而當研究人員添加額外電子與原本敵不動我不動的電子結合後,電子竟突破初始絕緣狀態並零電阻流動,就像超導體一樣。

這是在國際期刊 90%的退稿率的Nature 一天內連刊登兩篇的重大發現,這是由麻省理工學院,哈佛大學,日本國家材料團隊共同提出的,

但這兩篇的第一論文作者是中國22歲的博士曹原 所主筆的,目前正在麻省理工學院......這也是超導體發現100多年以來最勁爆的消息.....

因為這會撼動未來的電子產業

我們來科普一下目前的半導體和其用途

資料來源:

 https://hellolynn.hpd.io/2017/03/24/%E6%95%B8%E4%BD%8D%E6%99%82%E4%BB%A3%E7%9A%84%E5%9F%BA%E7%9F%B3%EF%BC%9A%E5%8D%8A%E5%B0%8E%E9%AB%94/

利用半導體製作電子元件的目的在於:不像導體絕對導電、絕緣體完全不導電;藉由注入雜質,可以精準地調整半導體的導電性。由於矽擁有較大的能隙、可以有較大雜質摻雜範圍,所以可以被利用來製作重要的半導體電子元件電晶體 (Transistor)

由於發明了電晶體,這個年代成為人類科技文明進步最快的年代,電子技術與電腦工業才開始了長足的發展,堪稱二十世紀最偉大的發明之一。

電晶體的主要功能有兩個:「放大信號」與「開關」。

電晶體就像是數位訊號的「收音機」──收音機的原理是將微弱的訊號放大、用喇叭發聲出來,電晶體能將訊號的電流放大;而數位訊號是由0與1組成,1代表著電流「開」、0代表著電流「關」,電晶體以每秒超過 1千億次的開關來運作,讓電流以特定方式通過。

這邊讓我們來簡單談談電晶體的運作原理。

電晶體由矽組成,而矽是 4 顆電子。在矽半導體中加入元素磷,具有 5 顆電子、比矽多一顆電子(-)變成 N 型電晶體 (Negative)。

另外加入元素硼,具有 3 顆電子、 比矽少一顆電子(-)變成 P 型電晶體 (Positive) 。電晶體兩端可以通電,稱為「源極」和「汲極」。

由於P型和N型分別多了電子和少了電子,所以電晶體在 N 型和 P 型接起來的狀態下電子不會流通,此時電流開關為「關」。

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讀後感:

1. 半導體主要的就是利用絕緣體和通電時紀錄0和1的電晶體開關........但是現在石墨烯只要旋轉角度就可以當導體和絕緣體,因此新的邏輯閘和電子開關就可以重新設計

2. 石墨烯具有原子奈米級的傳輸管道和比鋼鐵還強韌的特性.....因此在現在摩爾定律達到極限時,此為非常重大的發現

3. 下一個明星產業已經出現了,國內應該要趕快加大力度的去研發石墨烯的電晶體,否則以後這種破壞式創新出來,台灣的半導體產業將會受影響

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