如果你需要将电子从这里移动到那里，你可以求助于铜。这种常见元素是一种极好的导体，很容易制成电线和电路板走线。但是，当你变小时，情况就会发生变化：在纳米尺度上真的非常小。相同的铜显示出越来越大的电阻，这意味着更多的电信号会因热量而损失。为更小、更密集的设备供电可能需要更多的能量，这与您想要的微型电子设备正好相反。
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斯坦福大学的研究人员在 Eric Pop 实验室由 Asir Intisar Khan 领导，一直在试验一种按比例缩小到约 1.5 纳米厚度的新型薄膜。他们发现，随着这层薄膜变薄，其导电性会增加，这与铜的行为相反。
他们从蓝宝石衬底开始，然后涂上铌 （Nb） 种子层。他们用这个 Nb 层的不同厚度进行了实验，从 4 nm 到 1.4 nm。该层有助于磷化铌 （NbP） 的下一层在通过简单的溅射工艺沉积时形成多晶膜。他们制造了 1.5 nm 到 80 nm 厚的 NbP 薄膜并对其进行了测试。虽然 NbP 层是非晶态的，但它也存在于非晶态基质中。重要的是，这些晶体的形成与底层 Nb 种子层的厚度无关。
所得的 NbP 超薄膜具有非常低的电阻率，随着薄膜变薄，电阻率会越来越低。NbP 层的厚度约为 1.5 nm，在室温下的电阻率仅为约 34 微欧姆厘米，大约是较厚薄膜电阻率的六分之一。类似厚度的常规金属（如铜）的电阻率约为 100 微欧姆厘米。
薄膜中的低电阻率
研究人员发现，薄膜的低电阻率是由于其表面比大部分材料更具导电性。这种行为就是物理学家所说的“拓扑半金属”，它与铜等金属的行为不同。随着 NbP 薄膜变薄，中间的材料越来越少，它们的表面传导的电流比例更大。
纳米厚的磷化铌薄膜在该上的导电性优于铜。阿西尔·汗/埃里克·波普
这种发展对于创建越来越小的数字电路非常重要。降低晶体管之间连接的电阻率意味着以热量形式损失的能量更少，这反过来意味着 IC 将更加节能。
重要的是，这些薄膜可以在 400 摄氏度的相对较低的温度下沉积，使其与现有的半导体制造工艺兼容。这与其他依赖于单晶材料的实验性超薄导体形成鲜明对比，这些材料必须在更高的温度下合成。
然而，商业化的障碍仍然存在。薄膜层的公差对性能至关重要。例如，晶种 Nb 层的厚度会影响所得薄膜的电阻率，因为它会影响 NbP 薄膜的质量。
令人兴奋的是，“NbP 可能只是显示这种行为的一种新材料，”领导这项研究的斯坦福大学电气工程教授 Eric Pop 说。已知还有一些其他材料表现出相同的表面传导，但随着层变薄，它们是否也表现出较低的电阻率还有待观察。“他们必须仔细测试，”他说。“而且”计算进步可能会发现更多具有类似行为的材料”。
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