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石墨烯被半导体技术蓝图(ITRS)喻为后硅晶时代(约自2028年左右开始)的的神奇材料。石墨烯在室温时的电子迁移率已经是硅的10倍了(石墨烯与硅分别是15,000 cm2/Vs与1,400cm2/Vs)。而今， 加拿大英属哥伦比亚大学(University of British Columbia；UBC)的研究人员更将这一数值推向了极致——超导体——其方式是透过掺杂锂后再使其冷却至5.9度绝对温度(Kelvin)。但这还只是个开始，因为UBC教授Andrea Damascelli希望使用与先前相同的方法，加上他自已的一点秘密配方，从而让掺杂的石墨烯达到更高的临界温度(Tc；即变成超导体)。
“提高临界温度可在单层石墨烯上实现的终极价值，是我们目前最关键的目标，”Damasdcelli表示：“我们正在探索新基板和掺杂物的特定组合，进一步增强并稳定超导体，我们采用了与其他2D量子材料(如单层铁基二极管FeSe)中增强转换温度大致相同的方式。”
锂(黄色)在原始石墨烯(black)晶格中掺杂的原子结构
Source：UBC
Damasdcelli已经在石墨烯原子单层中试验过各种掺杂物了，他并测量这种可吸附的原子是否在表面上扩散，以及附着于石墨烯晶格中。
“使用某一种掺杂剂的主要优点是简化在单层石墨烯上供应适量电子、石墨烯表面(有些较易于扩散或附着，可能对稳定超导性有害)的吸附原子稳定度，以及调整在石墨烯层电子与原子振动之间诱导的相互作用，最终直接控制超导体强度与临界温度的值。找到这种最稳定以及实现临界温度的理想掺杂剂，对于实现未来的应用至关重要。”
Andrea Damascelli身旁的机器就是让他在锂掺杂石墨烯中实现低温超导体的证据
Source：UBC
德国马克斯普朗克研究所(Max Planck Institute)协助Damasdcelli进行这项研究。Damasdcelli的实验样本就是在研究人员Ulrich Starke的实验室中制作的，它同时也是欧盟(EU)最大规模的研究计划Graphene Flagship的一部份。
“我们的单层石墨烯外延生长‘氩气氛下于氢气蚀刻碳化硅衬底’是透过我们在马克斯普朗克研究所的合作伙伴Ulrich Starke的实验室中所进行的。在UBC量子材料实验室进行“角解析光电发射能谱学”(ARPES)测量以前，以摄氏500度的温度退火为这些样本重新调整，以取得原子级纯净的石墨烯，”Damasdcelli表示。“接着在超高真空条件下，从商用碱金属源中沉积锂吸附原子，石墨烯样本则维持在8度的绝对温度。低温成为能够以锂超结构装点石墨烯的关键，这对观察超导体来说至关重要。”
UBC的研究人员们准备用液态氦来冷却材料，使其成为超导体
Source：UBC
下一步，Damasdcelli的研究小组以及在全球的其他同事们将共同为掺杂的石墨烯材料调整参数，希望最终能在正常的大气压力与室温下实现超导体，或至少是在可轻松实现商用产品的温度条件下，例如液态氮的温度——77度绝对温度，可望较易于在设备中进行维护。
Damascelli研究小组中的博士后研究员Bart Ludbrook也对这项研究进行贡献。
编译：Susan Hong
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