台灣團隊改變石墨烯結構 研究成果登國際頂尖期刊中央社記者蘇思云台北31日電 (2021-03-31 20:49:00)

台灣研究團隊改變石墨烯結構,讓材料轉變為擁有量子特性的嶄新電子元件,研究成果為基礎物理的重大突破,也在今年2月登上國際頂尖期刊自然電子(Nature Electronics)。

科技部今天舉行研究成果記者會。科技部自然司司長羅夢凡指出,石墨烯透過結構改造,可以呈現不同的性質,在元件製造領域上吸引業界關注。成功大學團隊透過石墨烯幾何結構的改變,發現很不同的物理特性,在基礎物理上是重大突破,甚至未來也有很大的元件應用潛力。

近2年來科學家透過類似積木概念,把石墨烯用不同方式堆疊,轉變成超導體或絕緣體,或將其變成像磁鐵般具有鐵磁性,但是單原子層厚度僅0.1奈米,在操作與應用上都有不少挑戰。

成功大學物理系特聘教授陳則銘解釋,團隊這次研究成果分成2部分,第一部分是,相比於玩樂高積木,實驗要做出原子級二維積木很困難,因為尺寸很細微,但是跟論文第一作者、博士何昇晉一起找出新方法,用半導體蝕刻技術雕塑氮化硼基板,再把石墨烯堆疊上去,可以達到十分伏貼的效果,同時,也會改變石墨烯中原子之間的距離跟結構,因此改變材料的物理特性。

陳則銘指出,第二部分是團隊發現「非線性異常」及「偽磁場」2個新的霍爾效應。

霍爾效應(Hall effect)是發現到,磁場會改變電場內的電荷運動及分布造成電位差,好比電子均勻在電路上直線前進,但遇到磁場時,電子會被吸引到靠邊,電子不均勻分布就產生電壓差,此效應已應用在許多IC及感應電路上。

陳則銘表示,過去100多年來,科學界普遍認為磁場是產生這個效應的必要條件,但團隊跳脫框架推翻此論點,結合實驗及理論證實新的霍爾效應其存在完全不需要任何磁場。這項突破對於日後應用在量子電子元件及晶片也有莫大幫助。
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