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在半導(dǎo)體領(lǐng)域，硅材料長期以來主導(dǎo)著智能手機(jī)、計(jì)算機(jī)和電動汽車等產(chǎn)品的制造。然而美國賓夕法尼亞州立大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)近期突破性利用二維材料（2D材料）——僅有原子厚度且能保持優(yōu)異電子特性——成功開發(fā)出全球首臺能執(zhí)行簡單運(yùn)算的二維計(jì)算機(jī)。這項(xiàng)成果最近發(fā)表于《自然》（Nature）期刊，標(biāo)志著更輕薄、高效電子設(shè)備的重要進(jìn)展。 傳統(tǒng)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）技術(shù)依賴硅材料，而該團(tuán)隊(duì)采用二硫化鉬（n型晶體管）和二硒化鎢（p型晶體管）兩種二維材料，構(gòu)建出完整的CMOS計(jì)算機(jī)。二維材料在原子級厚度下仍能維持優(yōu)異性能，避免了硅材料在微型化過程中的性能退化問題。 研究團(tuán)隊(duì)通過金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD）工藝制備了超過1,000個晶體管，并通過精確調(diào)控制造流程，成功優(yōu)化了晶體管的閾值電壓，使計(jì)算機(jī)能在低電壓下運(yùn)行，功耗極低，最高運(yùn)算頻率達(dá)25千赫。盡管目前性能仍落后于傳統(tǒng)硅基芯片，但這項(xiàng)研究證明了二維材料在計(jì)算領(lǐng)域的可行性。團(tuán)隊(duì)還建立了計(jì)算模型，將二維計(jì)算機(jī)與先進(jìn)硅技術(shù)進(jìn)行對比，結(jié)果顯示其具備優(yōu)化潛力。 二維材料研究雖起步較晚（2010年左右），但發(fā)展迅速。相比歷經(jīng)80年發(fā)展的硅技術(shù)，這項(xiàng)突破預(yù)示著未來電子器件可能邁向更輕薄、高效的新時(shí)代。 |
