跳脫霍爾效應百年框架 成大提出兩新發現登上國際頂尖期刊

  • 時間:2021-03-31 11:50
  • 新聞引據:採訪
  • 撰稿編輯:楊文君
成功大學物理系研究團隊發現兩種新的霍爾效應,不需要任何磁場就能改變電子方向,未來將有機會應用在量子科技之中。(楊文君攝)

距今140年前的霍爾效應已得了兩個諾貝爾獎,主要是發現磁場會改變電子運動及造成電位差,此效應已應用於許多IC及感應電路上。科技部今天(31日)指出,成功大學物理系研究團隊發現兩種新的霍爾效應,不需要任何磁場就能改變電子方向,未來將有機會應用在量子科技之中。卓越的研究成果於今(2021)年2月刊登於國際頂尖學術期刊《自然電子》(Nature Electronics)。

「霍爾效應」是在1879年由霍爾博士發現,主要是磁場會改變電場內的電荷運動及分布造成電位差,好比電子均勻在電路上直線往前移動,但遇到磁場時,電子會被吸引到靠邊,電子不均勻分布就產生電壓差。此效應已應用於許多IC及感應電路上。

在科技部支持下,成功大學物理系暨前沿量子科技研究中心陳則銘教授及論文第一作者何昇晉博士、張景皓助理教授共同組成的研究團隊發現,過去一百多年來,科學界普遍認為磁場是「霍爾效應」生成的必要條件,但他們跳脫原有框架、推翻了此一論點,並提出「非線性異常」及「偽磁場」兩個新的霍爾效應,結合實驗及理論證實新的霍爾效應其存在完全不需任何磁場。他說:『(原音)傳統來講,你要做這件事就是想辦法加磁場,用不同的磁場方式去調控,那我們這邊很簡單的只要用電的訊號,電是所有電子產業最喜歡的,因為可以從很小很小的元件開始加,可是磁場你沒有辦法控制在局部;這東西可能的應用我們還沒想到,因為這東西是全部嶄新的,沒有任何人發現過的。』

此外,他們也成功開發出利用半導體產業常用的「蝕刻技術」來調控原子排列,將原本單純的石墨烯轉變為擁有奇異量子特性的嶄新電子元件。陳則銘強調,這些突破不僅有助於探索量子傳輸的基礎物理科學問題,未來將有機會應用在量子科技之中,另也可運用於晶片整流、倍頻、低耗能量子電子元件及晶片等。

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