一、斯坦【科學背景】
眾所周知，學首由于電子表面散射，越薄越導銅等傳統金屬的電材電阻率在薄膜材料中會增加，從而限制了金屬在納米級電子學中的料牛性能。此外，斯坦納米尺度下的學首量子效應也會對電子的傳輸產生影響，例如量子隧穿和局域態密度的越薄越導變化，進一步加劇了電阻率的電材升高。高電阻率不僅會導致器件的料牛功耗增加，還會影響信號的斯坦傳輸速度和穩定性。這一現象嚴重限制了金屬在納米尺度電子器件中的學首應用潛力。因此，越薄越導研究人員一直在尋找能夠突破這一瓶頸的電材新材料和新方法。
二、料牛【創新成果】
近期，斯坦福大學Eric Po教授聯合韓國亞洲大學Il-Kwon Oh教授在Science上發表了題為“Surface conduction and reduced electrical resistivity in ultrathin noncrystalline NbP semimetal”的論文，報道了一種創新的方法，在相對較低的400℃溫度下，通過沉積技術制備了無定形磷化鈮（NbP）半金屬薄膜，其在超薄尺寸下具有低電阻特性。與傳統金屬材料相比，NbP作為拓撲半金屬，其表面態在拓撲上受到保護，能夠有效避免雜質散射，進而增強其電導性。在小于5 nm的薄膜中，室溫電阻率（1.5 nm厚的NbP約為34微歐·厘米）比塊體NbP薄膜的電阻率低多達六倍，并且低于相同厚度的傳統金屬（通常約為100微歐·厘米）。通過進一步的分析，研究人員發現NbP薄膜表現出局部納米晶短程有序的無定形結構，這種結構特性使得表面通道的導電性占主導地位，導致了其在超薄薄膜中的低電阻表現。這一發現不僅為實現低電阻的超薄導體材料提供了新的路徑，而且有望在未來的納米電子學應用中克服常規金屬的局限性，為高效能、低功耗的超大規模集成電路提供理論基礎和技術支持。
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圖1? NbP/Nb薄膜堆疊和室溫電阻率? 2025 AAAS
圖2? 超薄NbP/Nb異質結構的微觀結構? 2025 AAAS
圖3? NbP/Nb和NbP的溫度依賴性導電? 2025 AAAS
圖4? NbP薄膜的霍爾測量和載流子密度? 2025 AAAS
三、【科學啟迪】
綜上，本研究發現無定形NbP薄膜的電阻率隨著薄膜厚度的減小而顯著降低，這與在大多數常見金屬中觀察到的趨勢相反。在室溫下，最薄的薄膜（<5 nm）的電阻率低于厚度相似的傳統金屬。實驗結果表明，厚度小于~18nm的NbP薄膜在室溫下主要由表面導電主導，這是薄膜有效電阻率降低的原因。這些薄膜是在相對較低的溫度（400°C）下通過大面積濺射沉積制備的，與現代微電子工藝兼容。這些結果為未來高密度電子器件中的低電阻率互連提供了創新性的技術路徑。
原文詳情：Surface conduction and reduced electrical resistivity in ultrathin noncrystalline NbP semimetal (Science2025, 387, 62-67)
本文由大兵哥供稿。
