商议配景自慰

超薄低电阻导体是超大范围纳米电子学中不成或缺的材料，鄙俚利用于密集逻辑和存储器件、神经形状筹谋及自旋电子器件等领域。与传统的金属材料比较，超薄导体在减小电压降、裁汰信号延伸以及减少功率耗尽方面具有彰着上风。但是，成例金属材料在薄膜或纳米线的尺寸减小到电子平均解放程以下时，由于电子与名义散射的影响，其电阻率会显赫加多，这戒指了其在纳米圭臬电子器件中的利用。举例，亚5纳米厚的铜或铑薄膜的电阻率比块体材料大一个数目级，从而导致高能耗和性能瓶颈。因此，何如寻找电阻率低且具备名义导电特质的材料成为了超薄电子器件发展的要津挑战。

效果简介

有鉴于此，斯坦福大学Eric Po教讲课题组以及亚洲大学Il-Kwon Oh栽培联接在《Science》上发表题为“Surface conduction and reduced electrical resistivity in ultrathin noncrystalline NbP semimetal”的最新论文。该团队筹划并制备了非晶磷化铌（NbP）薄膜，并到手结束了其在超薄尺寸下的低电阻特质。与传统金属材料比较，NbP手脚拓扑半金属，其名义态在拓扑上受到保护，随机有用幸免杂质散射，进而增强其电导性。通过低温（400°C）千里积顺序，商议团队制备了厚度小于5纳米的NbP薄膜，发现这些薄膜在室温下的电阻率显赫低于传统金属（举例铜和铑），尤其是1.5纳米厚的NbP薄膜，其电阻率比块体NbP薄膜低达六倍，以致低于同样厚度的成例金属。

此外，通过进一步的分析，团队发现NbP薄膜阐扬出局部纳米晶短程有序的无定形结构，这种结构特质使得名义通说念的导电性占主导地位，股东了其在超薄薄膜中的低电阻阐扬。这一发现不仅为结束低电阻的超薄导体材料提供了新的旅途，何况有望在翌日的纳米电子学利用中克服成例金属的局限性，为高遵循、低功耗的超大范围集成电路提供表面基础和技巧复旧。

商议亮点

1. 施行初度不雅察到非晶NbP半金属薄膜在减小厚度至约1.5纳米时电阻率显赫裁汰，比块体NbP薄膜的电阻率低六倍。施行发现，超薄NbP薄膜的电阻率在室温下为34微欧·厘米，彰着低于成例金属在同样厚度下的电阻率。

2. 施行通过在较低温度（400°C）下千里积非晶NbP薄膜，分析了其厚度与电阻率的说合。驱散标明，薄于5纳米的NbP薄膜展现出较低的有用电阻率，归因于薄膜名义通说念的导电性，跟着厚度减小，名义载流子密度和移动率增大自慰，导致电阻率裁汰。

3. 施行发现，NbP薄膜具有局部纳米晶短程有序结构，而非全齐晶体结构。通过名义导电的作用，非晶NbP在超薄厚度下保抓较低的电阻率，提供了比传统金属更优的导电性能。

4. 施行通过与传统金属和其他半金属材料（如NbAs、WTe2）对比，揭示了非晶NbP薄膜在纳米圭臬下具有强大的利用后劲，为超薄低电阻材料的翌日利用提供了表面复旧，额外是在超大范围纳米电子学、神经形状筹谋和自旋电子器件领域。

图文解读

图1. NbP/Nb薄膜堆叠与室温电阻率

图2. 超薄NbP/Nb异质结构的微不雅结构细节

图3. NbP/Nb和NbP的温度依赖性输运特质

图4. NbP薄膜的霍尔测量和载流子密度

论断瞻望

本文发现非晶NbP薄膜在超薄圭臬下阐扬出与传统金属全齐不同的电阻率趋势：跟着薄膜厚度的减小，其电阻率显赫裁汰，而这一情状在大宽广金属中是由于电子与名义散射导致电阻率增大的反向驱散。

具体而言，亚5纳米的NbP薄膜在室温下的电阻率低于同厚度的成例金属，这为筹划低电阻率、超薄互连材料提供了新的可能性。其次，施行驱散标明，名义导电通说念是NbP薄膜电阻率裁汰的根柢原因，尤其是在厚度小于约18纳米时，名义导电主导了薄膜的电输驱动为。

这一发现为进一步交融名义态导电机制提供了有价值的表面依据，并股东了非晶Weyl半金属等新式材料的利用商议。临了，低温千里积技巧与大面积溅射法相鸠合，使得这些超薄拓扑半金属薄膜具有鄙俚的微电子加工兼容性，为翌日高密度电子器件中的低电阻率互连提供了革命性的技巧旅途。

文件信息

Asir Intisar Khan et al. ，Surface conduction and reduced electrical resistivity in ultrathin noncrystalline NbP semimetal.Science387自慰，62-67(2025).