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由美國斯坦福大學(Stanford University)教授張首晟(Shoucheng Zhang)帶領的研究團隊最近發現一種在室溫條件下可實現100%導電效率的钖基材料，他們將這款可帶來更大想象空間的新材料稱為“stanene”。 該團隊包括斯坦福大學以及美國能源部(DoE)SLAC國家加速實驗室的研究人員，他們根據石墨烯的名稱由來而將這種新的錫基材料命名為“stanene”──以錫的拉丁語“stannum”作為前綴。然而，相較于石墨烯采用2D單層碳原子，這種stanene采用了單層錫材料。雖然他們盡量避免將這種材料稱為室溫超導體，但事實上卻是相當類似的。 
加入氟原子(黃色)與錫原子(灰色)2D單層所實現的stanene新材料，可在室溫到高達100℃(約212℉)的高溫下沿邊緣(藍色和紅色箭頭)提供零阻抗。（來源：SLAC） “這并不是一種超導體，其差別是它只在邊緣實現100%的導電效率，此外，這種2D材料內部則是一種絕緣體，”張首晟解釋。 在實際作業時中，由于stanene的每個功能區都支持左右邊緣的兩信道零電阻數據流量，stanene互聯機就像超導線材一樣雙雙并排。由stanene互聯機提供的唯一阻抗將會出現在端點，即傳統芯片電路接觸點。 “關鍵的差異點在于，正常導體的總電阻值隨長度呈線性變化關系──導線越長，阻抗就越大，”張首晟說，“但對于stanene來說，唯一的阻抗來自接觸，所以線性總阻抗都是恒定，與導線長度無關。” 為了驗證該研究團隊的模擬結果，目前已在德國與中國分別展開了實驗。如果能夠成功制造satnene，并確認其所具有的特性，那么對于芯片制造商來說可是個大好消息，他們將可改為采用stanene薄層來實現高速互連，從而大幅減少功耗與熱。 張首晟對于其模擬結果經實驗確認抱著很高的期望，因為該團隊已經長期針對各種拓撲絕緣材料特性進行預測與研究了，期望找到即表面導電但內部絕緣的材料。他們已經預測過碲化汞和其他幾種化合物可作為拓墣絕緣材料，同時也經過其后的實驗加以證明。當這些化合物以單層制造時，預期可在邊緣達到100%的導電效率，然而，卻和超導體一樣只能在低溫環境下實現。 “目前的許多材料研究仍處于實驗階段，但現在我們實際上可使用計算機和理論思維的力量，推動材料研究向前進展，因此，我們能夠根據所需的功能性來設計材料──這是半導體材料科學領域的一項持續性革命，”張首晟說。 張首晟目前正致力于在stanene薄層中加入閘極，以期制造出可在晶體管信道中以stanene取代硅晶的三端組件。張首晟還打趣道，如果能夠成功實現的話，或許有一天硅谷還會改名為“錫谷”(Tin Valley)呢！ |
