二維半導體材料家族又添新成員

簡丹

美國猶他大學不久前發(fā)布消息稱，該校工程師發(fā)現(xiàn)了一種新型二維半導體材料——氧化錫（SnO），這種單層材料的厚度僅為一個原子大小，可用于制備電子設備內(nèi)不可或缺的晶體管。研究人員表示，最新研究有助于科學家們研制出運行速度更快且能耗更低的計算機和包括智能手機在內(nèi)的移動設備。

一氧化錫由猶他大學材料科學和工程學副教授艾舒托什·蒂瓦里領(lǐng)導的研究團隊發(fā)現(xiàn)，它由錫和氧元素組成。目前，電子設備內(nèi)的晶體管和其他元件由硅等三維材料制成，一個玻璃基層上包含有多層三維材料。但三維材料的缺陷在于，電子會在層內(nèi)的各個方向四處彈跳。蒂瓦里解釋道，而二維材料的優(yōu)勢在于，其由厚度僅為一兩個原子的一個夾層組成，電子只能在夾層中移動，所以移動速度更快。

二維半導體材料5年前開始成為研究熱點，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電荷的電子（N型）運動，而制造電子設備同時需要電子和帶正電荷的“空穴”（P型）運動的半導體材料，最新發(fā)現(xiàn)的一氧化錫是有史以來第一種穩(wěn)定的P型二維半導體材料。

一氧化錫材料有助于科學家們研制出體型更小且運行速度更快的晶體管，計算機處理器包含有數(shù)十億個晶體管，單個芯片上集成的晶體管越多，處理器的功能越強大，最終科學家們或能制備出比現(xiàn)有設備快100倍的計算機和智能手機。另外，在這種材料內(nèi)，由于電子通過一層而非像在三維材料內(nèi)部來回彈跳，因此，產(chǎn)生的摩擦更少，使處理器不會像傳統(tǒng)計算機芯片那樣容易變得過熱，且其運行需要的能量也更少，這對那些必須依靠電池運行的移動設備尤其是包括電子植入設備在內(nèi)的醫(yī)療設備來說，不啻為一個巨大的福音。蒂瓦里表示，模型設備有望于兩三年內(nèi)問世。相關(guān)研究論文發(fā)表在《先進電學材料》雜志在線版上。