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东京大学大学院工学系研究科量子相エレクトロニクス研究センターの叶剑挺特任讲师、岩佐义宏教授率いる研究グループは、グラフェンに続く新たな原子膜材料として注目される二硫化モリブデンの电界効果トランジスタを作製し、これが优れたトランジスタ特性を示すと同时に、电圧印加によって超伝导を発现させ、それを制御することに成功した。

今回の研究で用いたトランジスタのデバイス构造
© Iwasa Laboratory
MoS₂原子膜をトランジスタのチャネルに用いて良好なトランジスタ动作を実现した。さらに、上部の电気二重层を介したゲート电极1と、下部の固体絶縁体を介したゲート电极2によって、超伝导を精密制御することに成功した。

低消费电力化を目指したトランジスタ材料の研究は、酸化物や有机物を中心に进められているが、原子层厚みのグラフェンも有力な材料として検讨されている。しかしグラフェンはバンドギャップが小さく、スイッチング特性に限界があるため、十分な大きさのバンドギャップを持つ材料の开発が求められている。研究グループは、古くから润滑剤として知られる二硫化モリブデン（惭辞厂₂）を対象に选び、ゲート絶縁体に电気二重层を使用したトランジスタを作製した。その结果、电圧の印加によって、惭辞厂₂が10碍以下で超伝导になることが确认され、その転移温度を电圧によって连続的に変化させることに成功した。

本研究は、超伝导の强力な制御法を提供するとともに、惭辞厂₂をはじめとする一群の物质がグラフェンに続く有力な原子膜物质となることを明らかにした。

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论文情报

J. T. Ye, Y. J. Zhang, R. Akashi, M. S. Bahramy, R. Arita, and Y. Iwasa,
“Superconducting Dome in a Gate-Tuned Band Insulator”,
Science vol.338, 2012: 1193-1196, doi: 10.1126/science.1228006.

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