
文章摘要
日本理化学研究所的一项研究揭示了通过调控钾离子在二硫化钼(MoS₂)原子层中的含量,可以显著改变其电子特性,使其在半导体、金属、超导体和绝缘体之间转换。这一发现为二维材料的性质调控提供了新的思路,并可能推动新型超导体的发现。
研究团队使用了一种由日本理化学研究所开发的场效应晶体管装置,通过调整电压将钾离子精确引入二硫化钼的原子层中。二硫化钼是一种层状材料,由夹在硫原子之间的钼原子层构成,其晶体结构可以形成两种不同的相:2H 相和 1T 相。2H 相表现为半导体,而 1T 相表现为金属。研究人员发现,当每五个钼原子中引入约两个钾离子时,材料的相会从 2H 相转变为 1T 相。这一相变不仅改变了材料的导电性,还为进一步调控其性质提供了可能。
更令人惊讶的是,当研究人员在 1T 相中加入适量的钾离子并将样品冷却至-268℃时,材料表现出超导特性。虽然此前在 2H 相中也观察到过超导现象,但 1T 相的超导性发生在不同的温度下,这一发现出乎意料。研究团队负责人 Yoshihiro Iwasa 表示,这一现象是研究中的最大惊喜,因为它揭示了钾离子在诱导超导性中的关键作用。
此外,研究还发现,当钾离子从 1T 相中逐渐泄漏,直到离子含量降至较低水平时,材料会从金属转变为绝缘体。这一现象在-193°C 时尤为明显。Iwasa 指出,这种从金属到绝缘体的转变是研究中的另一个意外发现,表明钾离子的含量对材料的电子特性具有显著影响。
这些结果表明,通过调控钾离子的引入量,可以有效地控制二硫化钼等二维材料的结构和性质。这种方法不仅有助于探索超导体及相关电子相的新特性,还可能为发现新型超导体提供重要线索。Iwasa 强调,研究团队在过去十年中一直致力于开发这一方法,并已证明其在材料科学中的广泛应用潜力。
总体而言,这项研究为二维材料的性质调控开辟了新的途径,同时也为超导体的研究和应用提供了新的可能性。通过进一步探索钾离子在材料中的作用,未来可能会发现更多具有独特电子特性的新型材料。
原文和模型
【原文链接】 阅读原文 [ 799字 | 4分钟 ]
【原文作者】 半导体行业观察
【摘要模型】 deepseek-v3
【摘要评分】 ★☆☆☆☆