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超导

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硅成为超导体

22 Nov 2006

硅(原型半导体)最终被证明具有超导性。法国的物理学家通过用9%的硅原子替换为硼原子,发现当冷却至0.35 K以下时,材料的电阻急剧下降( 性质 444 465).

硼被广泛地添加到硅中,使其成为有用的半导体,但很少占到原子总数的0.002%以上。由于它的电子比可用于与相邻原子键合的硅少,因此掺入硅中的硼会留下带正电的硼“hole”在每个硼的地方’s “missing”电子将与硅之一配对’s. At room temperature these 孔s can move around, making boron-doped silicon a “p-type” semiconductor, but at low temperatures, the 孔s remain bound in orbitals to the boron nuclei. It has long been known that at boron concentrations of around 0.01% these low-temperature orbitals overlap, making metal-like conductivity possible. However, until now all attempts to make silicon superconducting have failed.

Busterret Etienne在国家纪念中心é格勒诺布尔的Scientifique及其同事现在已尝试将掺杂浓度提高到更高浓度,以见证这种效果。由于硅通常不愿让杂质进入其结构,因此他们不得不采用一种称为“气体浸没激光掺杂”使用脉冲激光反复熔化并冷却硅薄膜。在每个熔融阶段,硼气体中的原子扩散到膜中并在凝固过程中保留在那里,最终替代了9%的硅原子。研究人员发现,在0.35 K以下的温度下,这种高掺杂硅变得超导。

Etienne表示,尽管这种材料不太可能在消费类设备中得到任何应用,但他们可能将能够进一步提高转变温度。

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