返回顶部
返回首页
返回首页
首次在单层2D半导体中观察到一种称为分数量子霍尔态(FQHS)的量子流体,中国化工网,okmart.com
home 您现在的位置: 首页 >涂料与油漆>技术中心 > 详细信息
首次在单层2D半导体中观察到一种称为分数量子霍尔态(FQHS)的量子流体
2020年10月26日    阅读量:     新闻来源:中国化工网 okmart.com  |  投稿

哥伦比亚大学的研究人员报告说,他们首次在单层2D半导体中观察到一种称为分数量子霍尔态(FQHS)的量子流体,这是物质中最精细的相之一。他们的发现证明了2D半导体出色的内在质量,并将其建立为未来量子计算应用的独特测试平台。这项研究今天在线发表在《自然纳米技术》上中国化工网okmart.com


首次在单层2D半导体中观察到一种称为分数量子霍尔态(FQHS)的量子流体 中国化工网,okmart.com


哥伦比亚大学物理学教授科里·迪恩说:“我们很惊讶地在二维半导体中观察到这种状态,因为通常认为它们太脏且无序以致无法产生这种效应。” “此外,我们实验中的FQHS序列揭示了我们从未见过的意外和有趣的新行为,并且实际上表明2D半导体是进一步研究FQHS的理想平台。”


分数量子霍尔状态是一种集体现象,是当研究人员将电子限制在薄的二维平面内移动并使它们受到大磁场作用时发生的。分数量子霍尔效应于1982年首次发现,已经研究了40多年,但仍然存在许多基本问题。原因之一是状态非常脆弱,仅在最清洁的材料中出现。


哥伦比亚工程学院机械工程学教授王凤仁(Jim Hone)指出:“因此,FQHS的观测通常被视为2D材料的重要里程碑,只有最干净的电子系统才能达到这一里程碑。


尽管石墨烯是最著名的2D材料,但在过去的10年中已经发现了大量类似的材料,所有这些材料都可以剥落至单层厚度。这些材料中的一类是过渡金属二硫化碳(TMD),例如WSe2,这是这项新研究中使用的材料。像石墨烯一样,它们可以被剥成原子薄,但与石墨烯不同,它们在磁场下的特性要简单得多。挑战在于,TMD的晶体质量不是很好。


Hone说:“自从TMD出现在舞台上以来,就一直认为它是一种有很多缺陷的肮脏材料。”他的团队对TMD的质量进行了重大改进,将其推向了接近石墨烯的质量-通常被认为是二维材料中纯度的最高标准。


除了样品质量,半导体2D材料的研究还因难以形成良好的电接触而受到阻碍。为了解决这个问题,哥伦比亚研究人员还开发了通过电容来测量电子性能的功能,而不是通过传统的电流流动和电阻测量方法。该技术的主要优点是,测量对不良的电接触和材料中的杂质都不太敏感。这项新研究的测量是在国家高磁场实验室的非常大的磁场下进行的,这有助于稳定FQHS。


该论文的第一作者,哥伦比亚纳米计划的博士后研究员钱千辉说:“表征我们观察到的FQHS的分数数字-粒子与磁通量之比-遵循非常简单的顺序。” “简单的顺序与一般的理论期望是一致的,但是所有以前的系统都表现出更加复杂和不规则的行为。这告诉我们,我们终于有了一个近乎理想的FQHS研究平台,可以将实验与简单模型直接进行比较。”


在小数中,其中一个分数为偶数。“观察到分数量子霍尔效应本身就令人惊讶,看到这些器件中的偶数分母状态确实令人惊讶,因为以前这种状态仅在最好的最佳器件中才能观察到,” Dean说。


自从1980年代末首次发现以来,偶数分母的分数态就受到了特别的关注,因为它们被认为代表着一种新型的粒子,其量子性质不同于宇宙中任何其他已知的粒子。利兹大学理论物理学副教授Zlatko Papic指出:“这些奇异粒子的独特性质,可用于设计受多种错误保护的量子计算机。”


到目前为止,了解和利用偶数分母状态的实验性工作受到其极高的灵敏度和可以发现该状态的材料数量的限制。Dean补充说:“这使得在一个新的且不同的材料平台中发现偶数分母状态确实非常令人兴奋。”


哥伦比亚大学的两个实验室-院长实验室和Hone集团-与提供一些材料的日本NIMS合作,而Papic与他们的团队进行了实验的计算建模。哥伦比亚的两个实验室都是该大学材料研究科学与工程中心的一部分。该项目还使用了哥伦比亚纳米计划和城市学院的无尘室设施。


大磁场的测量是在国家高磁场实验室(National High Magnetic Field Laboratory)进行的,该实验室由国家科学基金会资助,总部位于佛罗里达州塔拉哈西市的佛罗里达州立大学。


现在,研究人员拥有非常干净的2D半导体以及有效的探针,他们正在探索这些2D平台中出现的其他有趣状态。



标签:产品资讯化工应用化工原料技术中心今日头条精细化学品石墨烯涂料与油漆行业资讯原料动态
免责声明: 本文仅代表作者本人观点,与中国化工网无关。本网对文中陈述、观点判断保持中立,不对所包含内容的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。请读者仅作参考,并请自行承担全部责任。本网转载自其它媒体的信息,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在一周内进行,以便我们及时处理。客服邮箱:service@cnso360.com | 客服QQ:23341571
中国化工网手机站MOBILE
扫描二维码,获取手机版最新资讯 公众号:中国化工网 您还可以直接微信扫描打开
全站地图

深圳网络警察报警平台 深圳网络警
察报警平台

公共信息安全网络监察 公共信息安
全网络监察

经营性网站备案信息 经营性网站
备案信息

中国互联网举报中心 中国互联网
举报中心

中国文明网传播文明 中国文明网
传播文明

深圳市市场监督管理局企业主体身份公示 工商网监
电子标识