交鏈碳納米管上的超導納米線(xiàn)生長(cháng)的示意圖(上)、在電極間形成的超導碳納米線(xiàn)的掃描型電子顯示鏡圖像(左下)、寬17nm的超導納米線(xiàn)的透射型電子顯微鏡圖像(右下)。
交鏈碳納米管上的超導納米線(xiàn)生長(cháng)的示意圖(上)、在電極間形成的超導碳納米線(xiàn)的掃描型電子顯示鏡圖像(左下)、寬17nm的超導納米線(xiàn)的透射型電子顯微鏡圖像(右下)。
日本慶應義塾大學(xué)、日本物質(zhì)及材料研究機構(NIMS)及日本群馬大學(xué)于2016年6月1日宣布，以直徑1nm的碳納米管為模板，成功制出了最小約10nm寬的超極細超導納米線(xiàn)。此外還將該超導納米線(xiàn)制成器件，成功觀(guān)測到了微小超導體呈現的特別的超導現象。
通過(guò)以交鏈的碳納米管為模板，使作為超導材料的氮化鈮(NbN)生長(cháng)，成功生成了全長(cháng)數μm的連續不斷的高品質(zhì)超導納米線(xiàn)。氧化鈮超導體具有很高的超導轉移溫度，被廣泛應用于多種超導電子器件及光檢測器等。
另外，此次在超導納米線(xiàn)兩端制作電極構造形成電子器件并進(jìn)行了檢測，觀(guān)測到了巨大超導體所沒(méi)有的特別的超導量子現象，比如越是低溫、超導狀態(tài)越差且電阻越高的“超導-絕緣體轉移”，以及磁通橫截超導納米線(xiàn)形成隧道的“量子相滑移”。
在大家熟知的超導材料中，多數材料與半導體器件相比都很難實(shí)現微細化，無(wú)法輕松獲得顯現量子現象的10nm級低維構造。而此次的方法跨越了以往光刻技術(shù)的極限，是一種新的納米線(xiàn)制作方法，可用于包括多元類(lèi)在內的多種材料。
另外，使用超導納米線(xiàn)的器件采用在硅芯片上直接形成的制作方法，今后可應用于多種超導器件。尤其是在超導量子器件領(lǐng)域，已有研究者提出了使用量子相滑移的量子位，今后有望實(shí)現進(jìn)一步的發(fā)展。此次的研究成果已于5月31日(美國時(shí)間)在物理學(xué)會(huì )雜志《Applied Physics Letters》的在線(xiàn)版上公開(kāi)。
來(lái)源：中國新材料網(wǎng)
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