新型超高導電材料的電導超石墨烯1000倍

2019年3月18日，Nature Materials發(fā)表了復旦大學修發(fā)賢團隊最新研究論文——Ultrahigh conductivity in Weyl semimetal NbAs nanobelts，該團隊稱已制備出二維體系中具有目前已知最高導電率的Weyl半金屬材料—NbAs納米帶。

根據(jù)論文摘要，在二維系統(tǒng)中，高遷移率通常是在低載流子密度的半導體和半金屬中實現(xiàn)的。然而,研究人員發(fā)現(xiàn)Weyl半金屬NbAs的納米帶即使在高載流子密度的情況下仍然保持著較高的遷移率,所以，研究人員提出了一種生長方法合成具有可調(diào)諧費米能級的單晶納米鈮酸鋇。由于較大的面體比，二維表面狀態(tài)產(chǎn)生了高的片狀載流子密度，即使體費米能級位于Weyl節(jié)點附近，其表面電導可達5～100S/□，超過了傳統(tǒng)二維電子氣體、準二維金屬薄膜和拓撲絕緣體表面狀態(tài)。通過理論驗證，研究人員認為，超高電導的起源歸因于具有抗序性的費米弧。費米電弧的低損耗特性對基礎研究和潛在的電子應用都具有重要意義。

據(jù)悉，這種材料的電導率是銅薄膜的100倍，石墨烯的1000倍。同時，區(qū)別于超導材料只能在零下幾十度超低溫下應用，新材料砷化鈮的高電導機制即使在室溫下仍然有效。這一發(fā)現(xiàn)也為材料科學尋找高性能導體提供了一個可行思路，在降低電子器件能耗等方面有重大價值。

復旦大學物理學系教授表示：“我們利用氯化鈮、砷和氫氣3種元素把它們放在一起進行化學反應來制備這種砷化鈮納米帶。這種材料表面有一個表面態(tài)，這個表面態(tài)允許電子在上面快速地通行，可以說是創(chuàng)造了一個綠色的通道，在低維尺度下就可以讓電子快速通過而降低能耗。”