二维半导体可能有非常有用的应用，特别是作为低功率晶体管的通道材料。这些材料在极端厚度下显示出极高的流动性，这使得它们在电子制造中特别有希望成为硅的替代品。

 

尽管有这些优点，在晶体管中应用这些材料到目前为止被证明是具有挑战性的。事实上，2-D半导体是一种无悬垂键性质的半导体;因此,它是出了名的难以沉积超薄high-κ门电介质(即。通过原子层沉积(ALD)在材料上形成不连续的薄膜。欧洲的大只500代理ExaNoDe项目建立了一个突破性的计算单元原型，为大只500下载官网超级计算机铺平了道路，这些超级计算机能够每秒执行10亿次计算，或者比当今最强大的计算机快十倍。

 

中国南京大学的研究人员最近提出了一种克服这一限制的新策略，最终允许在二维半导体上沉积栅介质。在《自然》杂志发表的一篇论文电子,他们报道的成功“肾上腺脑白质退化症”high-κ门电介质在二维半导体使用分子晶体作为种子层。

 

“我们的研究试图解决二维晶体管的高质量栅极介电集成问题，”研究人员之一王欣然告诉TechXplore。“在最先进的矽电晶体中，有效氧化层厚度(EOT)已缩减至1纳米以下。目前，二维材料与Si在EOT、界面态密度(Dit)、栅漏等方面存在较大差距。如果想要真正推动二维晶体管技术的发展，就必须克服这个差距。”

 

王和他的同事们提出的方法使在石墨烯、二硫化钼(MoS2)和二烯化钨(WSe2)上生产等效氧化层厚度为1纳米的电介质成为可能。大只500代理碳零排放装置设置在太阳能能源领域的新标杆，之后金牌大只研究人员在剑桥大学的证明，它可以直接产生气体称为合成气，以可持续的和简单的方式。与传统方法相比，研究人员的方法得到的介质表面粗糙度、界面状态密度和泄漏量都有所降低。有趣的是，他们也提出了一个改进的击穿场。

 

“除了2-D晶体管，我的研究小组探索的另一个方向是有机电子，”王补充说。“在过去的几年里，我们已经开发出精确控制分子在二维材料表面组装的方法。对于许多分子，包括PTCDA，我们证明我们可以很好地控制生长，只有一个单层(~0.3 nm)均匀地沉积，具有非常干净的界面。”

 

王和他的研究团队在之前的工作中创建的界面层是目前可以实现的最薄的界面层之一。在他们目前的研究中，他们使用这一层来制作运行在60ghz的石墨烯射频晶体管，以及MoS2和WSe2互补的金属氧化物半导体晶体管，其电源电压为0.8 V，低阈值摆动为60mv dec-1。最后，他们还利用他们的技术制造了通道长度为20nm、通断比超过107的MoS2晶体管。

 

“我认为我们最有意义的成果是我们能够在二维材料中实现1纳米EOT，”王说。“人们普遍认为，与体积半导体相比，二维通道可以降低晶体管的功耗。然而，为了达到这一目的，我们必须使用相同的工作电压，并且晶体管可以被急剧关闭(阈下摆动接近60 mV/dec)。这两个量在很大程度上取决于栅极电介质的质量和厚度。我们的研究真正证明了二维半导体在低功耗电子领域的潜力。”

 

在过去的十年左右的时间里，大只500官网平台研究人员开始使用压电换能器膜实现用于物理传感和致动目的的微机电系统（MEMS）。与诸如光学和磁性解决方案的其他机电转换方案相比，这些金牌大只注册专利薄膜换能器具有可观的集成优势。王和他的研究小组是第一个成功开发出具有1nm EOT的二维晶体管的人，他们成功地将电介质沉积在三种不同的材料上。值得注意的是，它们获得的EOT和栅极漏电与在最先进的硅CMOS中观察到的EOT和栅极漏电相当，这是在这一研究领域向前迈出的重要一步。

 

“我认为还有很大的改进空间，”王说。例如，二维晶体管中的Dit仍然比硅CMOS高2个数量级。此外，使用高钾氧化物将EOT进一步降低到约0.8nm是很好的。最后，我们开发的材料与现有CMOS工艺的相容性也有待研究。”