《電子技術(shù)應(yīng)用》
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二維半導(dǎo)體材料家族又有“小鮮肉”

2016-02-19

  該校工程師最新發(fā)現(xiàn)一種新型二維半導(dǎo)體材料一氧化錫(sno),這種單層材料的厚度僅為一個(gè)原子大小,可用于制備電子設(shè)備內(nèi)不可或缺的晶體管。研究人員表示,最新研究有助于科學(xué)家們研制出運(yùn)行速度更快且能耗更低的計(jì)算機(jī)和包括智能手機(jī)在內(nèi)的移動(dòng)設(shè)備。

  一氧化錫這個(gè)“小鮮肉”由猶他大學(xué)材料科學(xué)和工程學(xué)副教授艾舒托什·蒂瓦里領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),它由錫和氧元素組成。目前,電子設(shè)備內(nèi)的晶體管和其他元件由硅等三維材料制成,一個(gè)玻璃基層上包含有多層三維材料。但三維材料的缺陷在于,電子會(huì)在層內(nèi)的各個(gè)方向四處彈跳。蒂瓦里解釋道,而二維材料的優(yōu)勢(shì)在于,其由厚度僅為一兩個(gè)原子的一個(gè)夾層組成,電子只能在夾層中移動(dòng),所以移動(dòng)速度更快。

  二維半導(dǎo)體材料5年前開始成為研究熱點(diǎn),盡管研究人員已發(fā)現(xiàn)了石墨烯、二硫化鉬以及硼墨烯等多種二維材料,但這些材料只允許帶負(fù)電荷的電子(n型)運(yùn)動(dòng),而制造電子設(shè)備同時(shí)需要電子和帶正電荷的“空穴”(p型)運(yùn)動(dòng)的半導(dǎo)體材料,最新發(fā)現(xiàn)的一氧化錫是有史以來(lái)第一種穩(wěn)定的p型二維半導(dǎo)體材料。

  一氧化錫材料有助于科學(xué)家們研制出體型更小且運(yùn)行速度更快的晶體管,計(jì)算機(jī)處理器包含有數(shù)十億個(gè)晶體管,單個(gè)芯片上集成的晶體管越多,處理器的功能越強(qiáng)大,最終科學(xué)家們或能制備出比現(xiàn)有設(shè)備快100倍的計(jì)算機(jī)和智能手機(jī)。另外,在這種材料內(nèi),由于電子通過(guò)一層而非像在三維材料內(nèi)部來(lái)回彈跳,因此,產(chǎn)生的摩擦更少,使處理器不會(huì)像傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)芯片那樣容易變得過(guò)熱,且其運(yùn)行需要的能量也更少,這對(duì)那些必須依靠電池運(yùn)行的移動(dòng)設(shè)備尤其是包括電子植入設(shè)備在內(nèi)的醫(yī)療設(shè)備來(lái)說(shuō),不啻為一個(gè)巨大的福音。

  蒂瓦里表示,模型設(shè)備有望于兩三年內(nèi)問(wèn)世。相關(guān)研究論文發(fā)表在15日出版的《先進(jìn)電學(xué)材料》雜志在線版上。


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