美首次研制出穩(wěn)定的單原子層鍺

60年前，鍺被用來做成了第一塊晶體管，但隨后被硅取代，現(xiàn)在，美國科學(xué)家首次成功制造出了單原子厚度的鍺——單鍺，其電子遷移率是硅的10倍，因而有望取代硅用于制造更好的晶體管。研究發(fā)表在美國化學(xué)會《納米》雜志上。

在自然界中，鍺很容易形成多層晶體，其中的每個原子層緊緊依附在一起，這就使單原子層鍺的性能不穩(wěn)定。為了解決這個問題，戈德伯格團隊首先制造出了多層的鍺晶體，并在每層之間擠入了一些鈣原子，接著用水將鈣溶解，并用氫原子填滿留下的化學(xué)鍵，最后剝下了單層鍺。

填充了氫原子的單鍺的化學(xué)穩(wěn)定性比傳統(tǒng)硅要好。而且，單鍺擁有“直接帶隙”，這意味著它很容易吸收或釋放光;而傳統(tǒng)的硅和鍺則擁有間接帶隙，很難吸收或者釋放光，這就使得單鍺能在光電子學(xué)領(lǐng)域大有作為。

科學(xué)家們的計算表明，單鍺的電子遷移率是硅的10倍、傳統(tǒng)鍺的5倍，因此有望用于制造高能計算機芯片。戈德伯格說:“高電子遷移率非常重要，只有用遷移率更高的材料才能制造出運行速度更快的計算機芯片。當(dāng)晶體管變得更小，也需要使用遷移率更高的材料，否則晶體管會‘罷工’。”