二维晶体管,一种基于二维材料的新型电子器件,近些年来在科学界和工业界引发了关注。被认为是突破以前硅基晶体管瓶颈、延续摩尔定律、推动电子器件性能延续提升的关键技术。
二维晶体管的核心是由单层或几层原子构成的二维材料,比如可以石墨烯、二硫化钼、黑磷等。这些材料能够独特的电子结构和优良的电学性质,比如可以高载流子迁移率、可调控的能带结构和优良的机械柔韧性。与以前的硅基晶体管相比,二维晶体管能够以下明显优势:
更小的尺寸: 二维材料的厚度仅为单个原子层级,这使得二维晶体管可以实现极小的尺寸,从而进一步提高芯片的集成度和性能。
更高的性能: 二维材料能够更高的载流子迁移率,这意味着电子在二维晶体管中的传输速度更快,从而实现更高的工作频率和更快的处理速度。比如可以,北京大学的研究团队制备了10纳米超短沟道弹道二维硒化铟晶体管,首次使得二维晶体管实际性能超过商用Intel10纳米节点的器件FinFET。
更低的功耗: 二维材料的能带结构可调控,可以可以下降器件的漏电流,从而下降功耗。这对移动装备和可穿着装备等对功耗要求较高的运用尤其重要。
更强的功能: 一些二维材料能够独特的光学、机械和热学性质,可以用于制造多功能器件,比如可以柔性显示器、传感器和能量搜集器等。
虽然二维晶体管的未来充满希望,但其大范围运用仍面临着一些挑战,比如可以:
材料制备: 高质量、大面积的二维材料的制备依然是一个挑战,这限制了二维晶体管的范围化生产。
器件性能: 二维晶体管的性能与材料质量、器件结构和制备工艺密切相干,进一步优化以满足实际运用需求。
本钱控制: 二维材料的制备和器件加工本钱依然较高,进一步下降本钱以推动其商业化运用。
总而言之,二维晶体管作为一种新兴的电子器件技术,能够巨大的运用潜力。材料科学、器件工艺和运用研究的不断发展,二维晶体管有望在未来电子器件领域,有着愈来愈重要的作用,开启电子器件发展的新纪元。