布法羅大學(xué)的研究人員報(bào)道了一種由石墨烯和復(fù)合二硫化鉬制成的新型二維晶體管，這將有助于開(kāi)創(chuàng)一個(gè)新的計(jì)算時(shí)代。正如在下周舉行的2020年IEEE國(guó)際電子設(shè)備大會(huì)上接受的論文所述，晶體管所需的電流是當(dāng)前半導(dǎo)體的一半。它的電流密度也大于正在開(kāi)發(fā)的同類(lèi)晶體管。
這種在較低電壓下工作和處理更多電流的能力是滿(mǎn)足新型耗電納米電子器件(包括量子計(jì)算機(jī))需求的關(guān)鍵。
這篇論文的主要作者李華民博士說(shuō)：“需要新技術(shù)來(lái)擴(kuò)展電子系統(tǒng)在功率、速度和密度方面的性能。這種下一代晶體管可以快速切換，同時(shí)消耗少量能量。”，是UB工程和應(yīng)用科學(xué)學(xué)院(SEAS)的電氣工程助理教授。
該晶體管由單層石墨烯和單層二硫化鉬或二硫化鉬組成，二硫化鉬或二硫化鉬是一組稱(chēng)為過(guò)渡金屬硫?qū)倩锏幕衔锏囊徊糠帧Ｊ┖投蚧f堆疊在一起，器件的總厚度約為1納米——相比之下，一張紙的厚度約為10萬(wàn)納米。
雖然在十年的電流變化中，大多數(shù)晶體管需要60毫伏，但這種新器件的工作電壓是29毫伏。
之所以能夠做到這一點(diǎn)，是因?yàn)槭┆?dú)特的物理特性使電子從石墨烯注入二硫化鉬通道時(shí)保持“冷態(tài)”。這個(gè)過(guò)程被稱(chēng)為狄拉克源注入。電子被認(rèn)為是“冷”的，因?yàn)樗鼈冃枰俚碾妷狠斎?，從而降低了晶體管的功耗。
李說(shuō)，與基于二維或三維溝道材料的傳統(tǒng)晶體管技術(shù)相比，該晶體管的一個(gè)更重要的特征是它可以處理更大的電流密度。正如研究中所描述的，這種晶體管每微米可以處理4微安。
合著者費(fèi)耀說(shuō)：“晶體管展示了巨大的二維半導(dǎo)體潛力，以及它們引入節(jié)能納米電子器件的能力。這可能最終導(dǎo)致量子研發(fā)的進(jìn)展，并有助于擴(kuò)展摩爾定律?！盨EAS與UB科學(xué)學(xué)院聯(lián)合項(xiàng)目材料設(shè)計(jì)與創(chuàng)新系助理教授。
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