撰文、攝影／張怡婷　圖片／研究團隊提供
 
鑽石堅硬透明且為良好的絕緣體，石墨卻柔軟漆黑易於導電，這兩者同樣由碳原子組成，卻因為原子排列方式不同，而有著截然不同的物理性質。成功大學物理系暨前沿量子科技研究中心（QFort）團隊，透過人造方式調整原子間的距離與排列，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，透過實驗，更確立了兩種新型態霍爾效應的發現。卓越的研究成果於今（2021）年2月刊登於頂尖學術期刊《自然電子》（Nature Electronics）。
 
在科技部與成功大學高教深耕辦公室長期支持下，成大物理系陳則銘特聘教授與論文第一作者物理系張景皓助理教授、何昇晉博士共同組成聯合研究團隊，團隊成員包含謝予強博士生、羅舜聰助理教授、黃柏慈博士、武海燕女士、Prof. Carmine Ortix等共８名成員。
 
陳則銘指出，近年來科學家經常透過類似玩樂高積木的概念，將薄到只有一個碳原子層的石墨烯以錯位或扭角方式堆疊，嘗試調控原子排列，創造出超晶格結構，但實際操作及未來產業應用都有不小的難度與挑戰，這次成大團隊最大的突破就是跳脫既有思維，另闢蹊徑，構想出利用半導體產業常用的蝕刻技術來雕塑氮化硼基板表面，進行具有三維結構變化的堆疊，以此來改變原子間的相對距離，進而改變材料的物理特性。

 
陳則銘解釋，想像把一個比較軟的物體（石墨烯）放在凹凸不平的表面（氮化硼基板）上，軟的物體就會跟著表面做上下起伏，轉角處就會有一些拉扯，藉此讓原子間的距離產生改變。
 
研究團隊的另一項重要研究，確立了兩種新型態霍爾效應的發現。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，成大研究團隊在人為改變晶格結構的石墨烯量子元件上，推翻此一論點，證實新的霍爾效應其存在完全不需任何磁場，其中帶領團隊進行理論模型建構及數值模擬的，是論文第一作者同時亦為玉山青年學者的張景皓助理教授。此突破除了理解量子傳輸的基礎科學問題外，對日後應用於量子電子元件及晶片也有莫大的幫助。

 
成功大學在科技部的支持下，近幾年積極耕耘基礎科學研究，以作為台灣科技創新與發展的強力後盾。成大「前沿量子科技研究中心」秉持此一精神，除投入前瞻研究外，亦積極培養我國優秀科研人才，如領導這次研究計畫的何昇晉博士目前已在哈佛大學擔任博士級研究員、羅舜聰博士亦在陽明交通大學擔任助理教授等。世界頂尖的科技研發能力與人才培養，對於台灣與全球量子科技發展接軌及競爭跨出了重要的一步。

 
維護單位: 新聞中心
更新日期: 2021-03-31