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二维半导体材料家族又有“小鲜肉”电子设备速度或提高百倍

日期:2016-02-23

据美国犹他大学官网消息,该校工程师最新发现一种新型二维半导体材料一氧化锡(SnO),这种单层材料的厚度仅为一个原子大小,可用于制备电子设备内不可或缺的晶体管。研究人员表示,最新研究有助于科学家们研制出运行速度更快且能耗更低的计算机和包括智能手机在内的移动设备。

一氧化锡这个“小鲜肉”由犹他大学材料科学和工程学副教授艾舒托什·蒂瓦里领导的研究团队发现,它由锡和氧元素组成。目前,电子设备内的晶体管和其他元件由硅等三维材料制成,一个玻璃基层上包含有多层三维材料。但三维材料的缺陷在于,电子会在层内的各个方向四处弹跳。蒂瓦里解释道,而二维材料的优势在于,其由厚度仅为一两个原子的一个夹层组成,电子只能在夹层中移动,所以移动速度更快。

二维半导体材料5年前开始成为研究热点,尽管研究人员已发现了石墨烯、二硫化钼以及硼墨烯等多种二维材料,但这些材料只允许带负电荷的电子(N型)运动,而制造电子设备同时需要电子和带正电荷的“空穴”(P型)运动的半导体材料,最新发现的一氧化锡是有史以来第一种稳定的P型二维半导体材料。

一氧化锡材料有助于科学家们研制出体型更小且运行速度更快的晶体管,计算机处理器包含有数十亿个晶体管,单个芯片上集成的晶体管越多,处理器的功能越强大,最终科学家们或能制备出比现有设备快100倍的计算机和智能手机。另外,在这种材料内,由于电子通过一层而非像在三维材料内部来回弹跳,因此,产生的摩擦更少,使处理器不会像传统计算机芯片那样容易变得过热,且其运行需要的能量也更少,这对那些必须依靠电池运行的移动设备尤其是包括电子植入设备在内的医疗设备来说,不啻为一个巨大的福音。

蒂瓦里表示,模型设备有望于两三年内问世。相关研究论文发表在15日出版的《先进电学材料》杂志在线版上。(科技日报)

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