一個多世紀以來，矽一直在電子領域佔據主導地位，現在這種半導體元素的一個新版本可能有助於將其用途擴展到未來。北卡羅來納州立大學(NCSU) 的工程師發現了一種名為Q-矽的全新材料，其新特性可能在量子計算機和自旋電子學中發揮重要作用。

北卡羅來納州立大學團隊通過使用持續時間僅為納秒的激光脈衝撞擊非晶矽，使其熔化後又迅速冷卻以再次硬化從而獲得了這一發現。這創造了一種新的矽形式，該團隊將其稱為Q-矽，類似於他們之前創建Q-碳的工作。

Q-矽擁有一些普通舊矽所缺乏的新特性，其中最重要的是室溫下的鐵磁性。這種磁性對於某些數據存儲方法至關重要，並且可以幫助解鎖一個稱為自旋電子學的新興領域，顧名思義，該領域通過電子的“自旋”而不是電荷來傳輸和存儲數據，就像當前的電子產品一樣。這有可能使設備更小、更快、更節能。

這也可能使其成為量子計算機的絕佳材料，量子計算機不僅可以存儲1 和0 的信息，還可以同時存儲兩者的疊加信息。這使得它們能夠執行比任何傳統計算機更先進的計算。

不僅僅是鐵磁性，與普通材料相比，Q-矽還表現出更高的硬度和超導性，這兩種特性也有助於自旋電子學和量子計算。

該研究的通訊作者傑伊·納拉揚(Jay Narayan) 表示：“Q-矽的這一發現將通過增加自旋電子學或基於自旋的量子計算等新功能來徹底改變現代微電子學。簡而言之，Q-silicon 為自旋電子學與芯片上微電子學的集成提供了一個理想的平台。”

該研究發表在《材料研究快報》雜誌上。

閱讀文獻：

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/21663831.2023.2224396