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中科院物理所首次发现透明超导材料

  中国科学院物理研究所在透明导体领域取得重要突破。透明导体是现代光电器件的核心材料,广泛应用于触控屏、太阳能电池等领域。传统透明导体通过掺杂半导体或绝缘体实现导电性,但这种方法会牺牲部分透光性。

  20年前,科学家提出了无需掺杂的本征透明导体概念,但一直未能在实际材料中发现。最近,中科院物理所光物理重点实验室的研究团队在一类有机电荷转移盐中首次实验发现了这种本征透明金属,并将其命名为"超带隙"。

  研究团队发现,金属中的超带隙是指介于带内吸收和带间吸收之间的无吸收波段。要实现这种特殊电子结构,需要金属带足够孤立且带宽小于特定能量差。虽然此前对无机材料数据库的搜索未能找到符合条件的材料,但团队最终在一类有机导体TMTTF2X中发现了超带隙特征。

  实验结果显示,这种材料在可见红光至近红外波段具有显著透明窗口,30微米厚的单晶仍能透光。其光学损耗极低,与商用透明导电氧化物薄膜相当,但色散和反射更低。这项研究首次实现了电子导电性与光学透明性的本征结合,为透明导体研究开辟了新方向。

   图:超带隙透明导体的理论原理、材料预言、和实验发现。

  该研究成果发表在《Nature Materials》杂志上,由博士生吴正冉作为第一作者,陆凌研究员担任通讯作者。研究得到了国家自然科学基金委和中国科学院的资助。这一发现为未来开发新型透明导体材料提供了重要参考。

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