史丹佛大學研究指出，發現新材料磷化鈮，製成超薄厚度後，導電率超過銅。這項材料學突破減輕奈米級電路傳統金屬線限制，改變未來電子產品的效率和性能。
晶片越做越小、越來越複雜，傳輸訊號的超細金屬線成了關鍵瓶頸。因傳統以銅為主材料的金屬線因變細會降低導電率，限制奈米級電子產品尺寸、性能和能源效率。
史丹佛大學 1 月 3 日於《科學》發表新研究，證明只有幾個原子厚度薄膜，磷化鈮導電性能優於銅。超薄磷化鈮也可低溫下製造，與晶片製造流程相容，突破可能為未來更強大、更節能的電子產品鋪路。
研究作者之一 Asir Intisar Khan 表示，打破銅等傳統材料瓶頸，磷化鈮導體可使超細金屬線發送更快更有效訊號，提高晶片能源效率。使用大量晶片時，即使很小效能提升也會增加整體成效，對儲存處理大量資料的大型資料中心格外重要。
磷化鈮為拓樸半金屬，代表整個材料都導電，但表面比中間更容易導電。故磷化鈮德厚度變薄，中間區域收縮，但表面保持不變，使表面貢獻電流佔更高比例，為更佳導體，銅等傳統金屬厚度低於 50 奈米導電性能就會變差。即使室溫工作，磷化鈮厚度低於 5 奈米時也比銅導電更好，銅線很難跟上快速發射的電訊號，並因發熱損失更多能量。
真正高密度電子產品需要非常薄金屬連接，如果不能好好導電，會損失大量功率和能量。更好材料可幫助細金屬線耗費更少能量，卻效果更好，對奈米級電子產品用導體絕對很有幫助。最佳候選者需有極精確晶體結構，但需要非常高溫才能形成。
磷化鈮是單晶晶體結構，可在較低溫度製備。研究員於 400°C 沉積薄膜，足以避免損壞或破壞矽基電腦晶片。因完美晶體在奈米電子學很難用，如果無定形或稍微無序，仍提供需要特性，就為潛在應用打開大門。
儘管磷化鈮薄膜是希望的開端，但暫不必指望能馬上取代銅，因較厚薄膜和金屬線，銅仍然是最佳導體。磷化鈮可用於非常薄連接，並為研究其他拓樸半金屬導體開啟先機。團隊已在研究類似材料，看是否可提高磷化鈮性能。
(首圖來源：shutterstock)
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