交鏈碳納米管上的超導(dǎo)納米線生長的示意圖(上)、在電極間形成的超導(dǎo)碳納米線的掃描型電子顯示鏡圖像(左下)、寬17nm的超導(dǎo)納米線的透射型電子顯微鏡圖像(右下)。
交鏈碳納米管上的超導(dǎo)納米線生長的示意圖(上)、在電極間形成的超導(dǎo)碳納米線的掃描型電子顯示鏡圖像(左下)、寬17nm的超導(dǎo)納米線的透射型電子顯微鏡圖像(右下)。
日本慶應(yīng)義塾大學(xué)、日本物質(zhì)及材料研究機(jī)構(gòu)(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(xì)超導(dǎo)納米線。此外還將該超導(dǎo)納米線制成器件，成功觀測到了微小超導(dǎo)體呈現(xiàn)的特別的超導(dǎo)現(xiàn)象。
通過以交鏈的碳納米管為模板，使作為超導(dǎo)材料的氮化鈮(NbN)生長，成功生成了全長數(shù)μm的連續(xù)不斷的高品質(zhì)超導(dǎo)納米線。氧化鈮超導(dǎo)體具有很高的超導(dǎo)轉(zhuǎn)移溫度，被廣泛應(yīng)用于多種超導(dǎo)電子器件及光檢測器等。
另外，此次在超導(dǎo)納米線兩端制作電極構(gòu)造形成電子器件并進(jìn)行了檢測，觀測到了巨大超導(dǎo)體所沒有的特別的超導(dǎo)量子現(xiàn)象，比如越是低溫、超導(dǎo)狀態(tài)越差且電阻越高的“超導(dǎo)-絕緣體轉(zhuǎn)移”，以及磁通橫截超導(dǎo)納米線形成隧道的“量子相滑移”。
在大家熟知的超導(dǎo)材料中，多數(shù)材料與半導(dǎo)體器件相比都很難實(shí)現(xiàn)微細(xì)化，無法輕松獲得顯現(xiàn)量子現(xiàn)象的10nm級低維構(gòu)造。而此次的方法跨越了以往光刻技術(shù)的極限，是一種新的納米線制作方法，可用于包括多元類在內(nèi)的多種材料。
另外，使用超導(dǎo)納米線的器件采用在硅芯片上直接形成的制作方法，今后可應(yīng)用于多種超導(dǎo)器件。尤其是在超導(dǎo)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(xiàn)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)會雜志《Applied Physics Letters》的在線版上公開。
來源：中國新材料網(wǎng)
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