工业硅片上长出“完美”二维超薄材料可用于制造下一代晶体管和电子薄膜

科技日报实习记者 张佳欣

据发表在最新1期《天然》杂志上的论文，美国麻省理工学院工程师开收回1种“非内涵单晶成长”法子，在工业硅晶圆上成长出污浊的、无缺点的2维资料，以制作愈来愈小的晶体管。

依据摩尔定律，自二0世纪六0年代以来，微芯片上的晶体管数量每一年都会翻1番。但这1趋向预计很快就会趋于平缓，由于用硅制成的器件1旦低于必定的尺寸，就会得到其电机能。

在纳米尺度上，2维资料可比硅更无效地传导电子。因而，寻觅下1代晶体管资料的重点是将2维资料作为硅的潜伏替换品。但在此之

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前，迷信家们必需首先找到1种法子，在维持其完善结晶形态的同时，在工业规范硅片上设计这类资料。

如今，麻省理工学院钻研团队用2维资料过渡金属2硫化物（TMD）制作了1种简略的功用晶体管，这类资料在纳米尺度上比硅拥有更好的

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导电性。

为出产2维资料，钻研人员通常采取1种手工工艺，即从大块资料中谨慎地剥离原子般薄的片，就像剥洋葱层1样。但大少数块状资料是多晶体，包括多个随机方向成长的晶体。当1种晶体与另外一种晶体相遇时，“晶界”起到了电屏障的作用。任何流过1个晶体的电子在遇到不同方向的晶体时都会骤然休止，从而升高资料的导电性。即便在剥离2维薄片以后，钻研人员也必需搜寻薄片中的“单晶”区域，这是1个繁琐且耗时的进程，很难利用于工业范围。

钻研人员通过在蓝宝石晶圆上成长这些资料找到新法子。蓝宝石是1种拥有6角形原子图案的资料，可促使2维资料以相反的单晶方向组装。新的“非内涵单晶成长”法子不需求剥离以及搜寻2维资料的薄片，并可以使晶体向同1方向成长。

钻研小组据此制作了1个简略的TMD晶体管，其电机能与相反资料的纯薄片1样好。钻研人员示意，将来或者可制作出小于几纳米的器件，这将扭转摩尔定律的范式。

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