在寻求用2D芯片取代硅的过程中向前迈出了一步

发布时间：2023-03-09 18:39:39 栏目：生活

导读 二维半导体有机会激发电子设备功能的重大进步，取代硅基芯片。然而，许多问题继续阻碍着这些设备。一个主要问题是载流子迁移率，或者电子在

二维半导体有机会激发电子设备功能的重大进步，取代硅基芯片。然而，许多问题继续阻碍着这些设备。



一个主要问题是载流子迁移率，或者电子在半导体中移动的速度。众所周知，这些2D半导体在这方面的速度非常慢，限制了改进和实际应用的能力。

德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员发现了十几种不同的2D半导体材料，可以让电子快速移动，这为电子能力的飞跃打开了大门。

“如果你能用2D半导体代替硅，这将导致更快的设备消耗更少的能量，”科克雷尔工程学院沃克机械工程系和德克萨斯材料研究所的助理教授刘元跃说。

这项研究最近发表在《物理评论快报》上。

传统硅基半导体和2D半导体之间的最大区别在于它们的几何形状。2D半导体要薄得多，只有几个原子层厚。这在许多方面都是有利的，因为使半导体更小的推动力继续上升。

2D半导体的紧凑性也带来了问题。电子被紧密地包裹在一起，没有太多的移动自由度。散射源更容易在这些较小的空间中将它们撞离轨道，这就是为什么2D半导体中的载流子迁移率通常较低，从而阻碍了功率和效率的提高。

研究人员发现的具有高载流子迁移率的14种材料是这个问题的例外。这些材料的独特性质使电子更加透明，使它们对散射基本上不可见，并允许电子保持航向。

为了找到这些材料，研究人员使用了现有的材料数据库和他们假设会导致流动性提高的特征清单。然后，他们使用量子力学方法来准确计算材料中的载流子迁移率。

“事实上，我们在数千种材料中只发现了14种具有潜在高载流子迁移率的材料，这与传统智慧并不矛盾，”刘说。“这表明找到具有高载流子迁移率的2D半导体是多么困难。

刘说，下一步是与实验研究人员合作，致力于制造材料以测试和验证他们的发现。尽管刘对研究结果充满信心，但他警告说，这些发现仍然是理论上的，需要通过实际测试来证实。

该项目的其他团队成员包括Chenmu Zhang，Ruoyu Wang和Himani Mishra，他们都来自Walker机械工程系和德克萨斯材料研究所。