原子薄膜晶體管利用普通半導(dǎo)體一半的電壓來(lái)提高電流密度

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發(fā)的同類晶體管。

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?！保荱B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俚碾妷狠斎耄瑥亩档土司w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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