科学家开发出制造超导硼化镁的新方法

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不到两年前,科学家发现二硼化镁 (MgB2)——一种相对简单且容易获得的金属化合物——可以几乎无电阻地导电。 此外,它的超导性发生在约 39 开尔文的温度下,这比类似超导体所需的温度高得多。 但是,迄今为止,用该化合物制造超导电路的努力收效甚微。 现在,《自然·材料》杂志 current issue 中描述的一项新技术可能为制造基于 MgB2 的器件铺平道路。

超导器件需要在单个表面上生长多层薄膜。 一种制造 MgB2 薄膜的 current 方法产生具有良好超导性能但表面粗糙的薄片,这使得它们难以分层。 第二种方法可以制造更光滑的薄膜,但污染的可能性很高。 在这项新工作中,宾夕法尼亚州立大学的郗小星和他的同事在氢气存在下将镁片加热到 700 摄氏度以上。 当他们添加乙硼烷气体(硼和氢的混合物)时,MgB2 薄膜开始在反应室内的蓝宝石表面上生长。 研究人员报告称,氢气的存在是关键,因为它阻止了氧化镁的形成,氧化镁会污染薄膜并降低其超导性。 他们的薄膜(见图)表现出与块状 MgB2 相似的超导特性。

尽管这些发现对于基于 MgB2 的新技术令人鼓舞,但该工艺尚未为商业化做好准备。 到目前为止,科学家们一次只能制造一张薄膜。 “但由于该系统目前非常简单,”西北大学材料研究所的 John Rowell 在一篇随附的评论中写道,“很容易想象可以进行修改,从而可以顺序沉积多种超导体、绝缘体和其他材料,这对于成功的多层薄膜技术是必需的。”

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