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成大發現新型態霍爾效應 成果發表在《自然電子》期刊

成大物理系研究團隊最近在國際期刊發表超晶格結構論文,圖中左起謝予強博士生、羅舜聰助理教授、陳則銘特聘教授、科技部自然科學及永續研究發展司羅夢凡司長、張景皓助理教授、黃柏慈博士。圖/成大提供
成大物理系研究團隊最近在國際期刊發表超晶格結構論文,圖中左起謝予強博士生、羅舜聰助理教授、陳則銘特聘教授、科技部自然科學及永續研究發展司羅夢凡司長、張景皓助理教授、黃柏慈博士。圖/成大提供

成功大學物理系暨前沿量子科技研究中心(QFort)團隊,透過人造方式調整原子間的距離與排列,將原本單純的石墨烯轉變為擁有奇異量子特性的嶄新電子元件,並透過實驗發現兩種新型態霍爾效應,研究成果最近刊登在國際頂尖學術期刊《自然電子》(Nature Electronics)上,受到關注。

在科技部與成功大學高教深耕辦公室長期支持下,成大物理系特聘教授陳則銘與論文第一作者物理系助理教授張景皓、何昇晉博士等人共同組成研究團隊。

陳則銘指出,近年來科學家經常透過類似玩樂高積木的概念,將薄到只有一個碳原子層的石墨烯以錯位或扭角方式堆疊,嘗試調控原子排列,創造出超晶格結構,但實際操作及未來產業應用都有不小的難度與挑戰,這次成大團隊最大的突破就是跳脫既有思維,另闢蹊徑,構想出利用半導體產業常用的蝕刻技術來雕塑氮化硼基板表面,進行具有三維結構變化的堆疊,以此來改變原子間的相對距離,進而改變材料的物理特性。

陳則銘解釋,想像把一個比較軟的物體(石墨烯)放在凹凸不平的表面(氮化硼基板)上,軟的物體就會跟著表面做上下起伏,轉角處就會有一些拉扯,藉此讓原子間的距離產生改變。

研究團隊的另一項重要研究,確立了兩種新型態霍爾效應的發現。過去一百多年來,科學界普遍認為磁場是霍爾效應生成的必要條件,成大研究團隊在人為改變晶格結構的石墨烯量子元件上,推翻此一論點,證實新的霍爾效應其存在完全不需任何磁場。

其中帶領團隊進行理論模型建構及數值模擬的,是論文第一作者同時亦為玉山青年學者的張景皓助理教授。此突破除了理解量子傳輸的基礎科學問題外,對日後應用於量子電子元件及晶片也有莫大的幫助。

成大團隊製作的人造形變石墨烯電子元件。圖/成大提供
成大團隊製作的人造形變石墨烯電子元件。圖/成大提供
成大物理系教授陳則銘(左)與助理教授張景皓共同組成聯合研究團隊。圖/成大提供
成大物理系教授陳則銘(左)與助理教授張景皓共同組成聯合研究團隊。圖/成大提供

成大 成功大學

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