原子薄磁性半導體誕生！製造電晶體，未來的計算機將可以更小！

2020-10-18 博科園

文章來自：（www.bokeyuan.net）

隨著智慧型手機、筆記本電腦和計算機變得更小、更快，它們內部控制電流和存儲信息的電晶體也變得越來越小，但是傳統的電晶體只能縮小這麼多。現在，史蒂文斯理工學院科學家已經開發出一種新的原子薄磁性半導體，它將允許開發以完全不同方式工作的新電晶體；它們不僅可以利用電子的電荷，還可以利用其自旋的能量，為創造更小、更快的電子元件提供了另一種途徑。

這項新發現不再依賴於製造越來越小的電子元件，而是潛在地為推進自旋電子學(Spin+Electronics)領域提供了一個關鍵平臺，這是一種全新的電子操作方式，也是標準電子設備繼續小型化的急需替代方案，其新研究發現發表在《自然通訊》期刊上。除了消除小型化障礙，新的原子薄磁體還可以實現更快的處理速度，更少的能源消耗和更大的存儲容量。

領導該項目的史蒂文斯理工學院機械工程教授EH Yang表示：二維鐵磁半導體是一種鐵磁性和半導體性並存的材料，由於材料在室溫下工作，它能很容易地將其與成熟的半導體技術相結合。史蒂文斯大學物理學教授斯特凡·斯特勞夫(Stefan Strauf)說：這種材料的磁場強度為0.5mT；雖然如此弱的磁場強度不能拿起回形針，但它足夠大，可以改變電子的自旋，這可以用於量子比特的應用。

摩爾定律表明，每兩年，安裝在計算機晶片上的電晶體數量將翻一番，有效地使速度和能力翻一番。但是電晶體只有在它們應該控制的電信號，不再服從命令之前才能變得很小。雖然大多數預測者預計摩爾定律將在2025年結束，但人們已經研究了不依賴於物理比例的替代方法。操縱電子的自旋，而不是僅僅依靠電荷，可能會在未來提供一種解決方案。使用二維材料（兩個原子厚）建造一種新的磁性半導體，將能夠開發一種電晶體。

通過控制電子的自旋來控制電力，無論是向上還是向下，同時整個設備保持輕巧、靈活和透明。使用一種名為原位置換摻雜的方法，研究團隊成功地合成了一種磁性半導體，通過這種方法，二硫化鉬晶體被孤立的鐵原子取代摻雜。在這個過程中，鐵原子啟動了一些鉬原子，並在準確位置取代了它們的位置，創造了一種透明而靈活的磁性材料，同樣，只有兩個原子厚。這種材料被發現在室溫下仍保持磁化狀態，由於它是半導體，未來可以直接集成到現有的電子設備架構中。

博科園｜研究/來自：史蒂文斯理工學院

研究發表期刊《自然通訊》

DOI: 10.1038/s41467-020-15877-7

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