半導體晶體中發現新型准粒子

英國《自然》旗下《通訊·物理》雜誌日前發表了一項物理學新成果：德國科學家描述了一種在高質量半導體晶體中發現的新型准粒子——「Collexon」，其可以印證准粒子存在的材料所表現出的獨特光學特徵，以及不同尋常的物理特性，而這些特點對基礎科學和應用科學都非常重要。

在由許多不同粒子組成的微觀系統（如固體材料）中，每個粒子的運動都是複雜的，是該粒子與周圍粒子之間的各種強烈相互作用的產物。為了能夠更簡單地了解這些系統的行為和特性，物理學家們重新構想了固體，想像它們包含的是在自由空間中弱相互作用的粒子。這些「准粒子」具有不同的類型，可以帶來有關材料特性的不同認知。

此次，德國柏林工業大學科學家克里斯丁·南斯泰爾及其同事，將氮化鎵半導體晶體中的原子替換為鍺原子，他們在維持原始晶體結構的同時，實現了高濃度的原子取代。然而，這樣的原子取代改變了晶體的物理特性——增加了固體中自由電子的濃度。

通過分析這些經過特殊處理的晶體對光的吸收和發射，研究團隊觀察到一種現象，被他們稱為新型准粒子的「Collexon」的穩定性，會隨著電子氣密度的上升而上升。他們認為這可能是所有半導體的標準特性——只要能夠實現相同水平的原子取代即可。

如果這些發現可以進一步得到理論研究的支持，那麼准粒子「Collexon」可以被認為是半導體材料具有的共同特徵。半導體是現代技術的基礎，提高我們對其電子結構的理解，既有益於理論研究，也有益於應用研究。

總編輯圈點

隨著信息技術的快速發展，摩爾定律遇到了「天花板」。這個定律預測，當價格不變時，集成電路上可容納的元器件數目每隔18到24個月就會翻一番。如今，這一速度正在放緩，集成電路上的元器件數目也在挑戰半導體的極限。所以，尋找除了硅以外的新半導體材料，以及發現半導體材料的新特性，就成了信息技術實現下一步飛躍的關鍵。這正是上述發現的意義所在。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！