厨房温度超导堆叠2D材料

激子在堆叠的2D半导体的3D超晶格中形成层。

一堆2D材料可以在地下破碎的温暖温度下允许超级电流，在家用厨房里易于实现吗？

8月份发布的国际研究打开了在温度的高温超级电流的新途径，如厨房冰箱内的“温暖”。

最终的目的是在合理的温度下实现超导（即，没有任何能量损失的电流，电流）。

绑定的电子和孔（称为Exciton的复合粒子）在交替层的“堆叠”内部移动在3D量子中，在“堆叠”内部的3D量子“超流”状态。电子和孔沿着单独的2D层移动。

以前，超导性仅在不切实际的温度下才能在不正当的温度°下，低于-170C低于零 - 即使是南极也会太温暖！

因此，超导体的冷却成本高，需要昂贵且能量密集的冷却系统。

日常温度的超导性是该领域研究人员的最终目标。

这种新的半导体超晶格装置可以基于自由基新的超低能量电子设备的基础，并且每个计算的能量消耗远远低于传统的硅基（CMOS）电子设备。

这种电子产品基于新型传导，其中固态晶体管在室温下没有电阻的零和一个（即，二进制切换）之间，是舰队卓越中心的目的。

激子在堆叠的2D半导体的3D超晶格中形成层。

因为半导体中的相反电荷的电子和孔被电动彼此电力地被电，它们可以形成紧密的对。这些复合颗粒称为激子，并且它们在室温下不具有阻力的导通的新路径。

激子可以原则上形成量子，“超流性”状态，它们在没有阻力的情况下一起移动。通过这种紧密结合的激子，超浊度应在高温下存在 - 甚至高于室温。

但不幸的是，因为电子和孔如此紧密，在实践中，激子有很短的寿命 - 只是几个纳秒，没有足够的时间形成超流体。

作为解决方法，电子和孔可以完全分开，两个分离的原子薄导电层，产生所谓的“空间间接”的激子。电子和孔沿着单独但非常近的导电层移动。这使得激发器长期存在，并且最近在这种系统中观察到了确实的超浊度。

Exciton Superfluid中的逆流，其中相对的带电的电子和孔在其单独的层中一起移动，允许所谓的“超送电流”（折射电流）以零阻力和零浪费的能量流动。因此，这显然是未来的超低能量电子产品的令人兴奋的前景。

堆叠层克服了2D限制

Sara Conti谁在该研究中是一个合作的研究，注意到另一个问题：由原子薄的导电层是二维的，并且在2D系统中，David Thouless和Michael Kosterlitz（2016年诺贝尔奖）发现了刚性拓扑量子限制，这消除了在约-170℃的非常低的温度下的超浊度。°

与过渡金属二甲基（TMD）半导体材料（TMD）半导体材料（TMD）半导体材料的堆叠原子薄层的新提出系统的关键差异是它是三维。

通过使用薄层的3D`超晶格'来克服2D的拓扑限制。替代层掺杂有过量的电子（n掺杂）和过量孔（P掺杂），这些形成3D激子。

该研究预测激子超级电流将在温度下作为温暖的温度为-3C的温度流动。°

David Neilson在Exciton超富力和2D系统上工作了多年，“建议的3D超晶格从2D系统的拓扑限制中突破，允许在-3C处进行超级电流。°因为电子和孔是如此强烈耦合，所以进一步的设计改进应携带这一点直到室温。“

“令人惊讶的是，今天正在成为日常生活，生产这些原子薄层，原子地衬到它们，并将它们与弱范德瓦尔斯原子吸引力一起举在一起，”Neilson教授解释道。“虽然我们的新学习是一种理论上的建议，但它经过精心设计，可与现有技术可行。”

研究

该研究看着由两种不同单层材料的交替层制成的叠层中的超浊度（N-和P掺杂TMDC过渡金属二甲基甲基和WSE2）。

参考：“超晶格的三维电子 - 孔超浊度接近室温”，由M.Van der Donck，S.Conti，A. Perali，Ar Hamilton，B. Partonens，FM Peetters和D.Neilson，2020年8月25日，物理评论B.DOI 10.1103 /
physrevb.102.060503

该研究由舰队PI教授David Neilson领导，与安特卫普大学（比利时），卡梅诺大学（意大利）和UNSW悉尼（澳大利亚）合作。

该工作得到了佛兰德斯，欧洲研究区的未来和新兴技术旗舰计划的研究基础，以及澳大利亚研究委员会（卓越计划中心）。