第五百一十九章 零能隙能帶(2 / 2)

下午。

材料加工實驗室內,包括顧律在內共計六名課題組成員匯聚在這間實驗室內。

顧律他們負責的任務,是消除或減少碳原子的零能隙能帶結構對量子比特構造復雜性的影響。

何謂零能隙能帶,或者說,零能隙能帶產生的原因是什么

這是因為單個自由原子的電子占據了原子軌道,形成一個分立的能級結構。如果幾個原子集合成分子,他們的原子軌道發生類似於耦合振盪的分離。這會產生與原子數量成比例的分子軌道。

而當大量的原子集合成固體時,軌道數量急劇增多,軌道相互間的能量的差別變的非常小。但是,無論多少原子聚集在一起,軌道的能量都不是連續的。

這些一條條的軌道,就被稱之為能隙。

固體材料的導電性能的差別,和能隙有很大的關聯。

一般常見的金屬導體,比如說銅、鐵等,因為其傳導帶與價帶之間的「能隙」非常小,在室溫下電子很容易獲得能量而跳躍至傳導帶而導電。

絕緣體材料因為能隙很大,無法導電,而半導體材料因為能隙位於兩者之前,因此只要在適當的能量激發下,就可以實現導電。

可以說,零能隙能帶的存在,是石墨烯材料可以實現的導電的重要原因之一。

但是

有一個問題擺在顧律的面前。

那就是石墨烯半導體材料零能隙能帶的大小。

正常情況下,石墨烯材料的零能隙能帶大概為2.5電子伏特左右。

不過,想要實現量子比特構造的簡單話,2.5電子伏特這個數字有顯得太小了。

為了避免量子比特剛巧出現在零能隙能帶上,從而使得量子比特構造的設計變得更加復雜,零能隙能帶的數值要盡可能的大

比如說,讓石墨烯的零能隙能帶提高到5電子伏特,就可以極大程度上減少零能隙能帶存在對於量子比特構造的影響。

但是,這樣的話又有另一個問題擺在顧律面前。

增大石墨烯零能隙能帶的數值,的確可以實現量子比特結構的簡單話,這一點錯沒有,但顧律顯然不能這樣做。

因為一旦提高石墨烯零能隙能帶的大小,尤其是將零能隙能帶由2.5電子伏特提高到5電子伏特的話,這顯然會使得石墨烯從「半導體」變為「絕緣體」。

前面提高過。

零能隙能帶一旦過大,材料中的電子就很難跳躍至傳到帶。

電子無法跳躍到傳到帶,那石墨烯材料就失去了導電性。

擺在顧律面前的就是這樣一個問題。

零能隙能帶不能太小,太小的話會讓量子比特的構造設計變得異常復雜。

但零能隙能帶同樣不能太大,太大的話,電子無法跳躍,石墨烯材料失去導電性。

乍看起來,這和顧律等人在前面那個凈核自旋影響課題上遇到的情況差不多。

但和那個課題不同的是,這一次,在這明顯矛盾的兩點中,並沒有平衡點可以讓顧律去尋找。

顧律只能通過某種別的方式,在保證量子比特構造簡單化的同時,還依舊保持石墨烯材料本身的導電性。</br></br>