新型二維納米材料可能帶來電子工業革命

2020-12-05 中國科學院

澳大利亞科學家研製出一種由氧化鉬晶體製成的新型二維納米材料，有可能給電子工業帶來革命，使「納米」一詞不再停留於營銷概念而成為現實。

在材料學中，厚度為納米量級的晶體薄膜通常被視作二維的，即只有長寬，厚度可忽略不計，稱為二維納米材料。新研製出的這種材料厚度僅有11納米，它有著獨特的性質，電子在其內部能以極高速度運動。

科學家說，他們是從另一種奇妙的新材料——石墨烯得到啟發的。石墨烯是單層碳原子網，是人類已知的最薄材料，電子在其中也能高速運動。但石墨烯缺乏能隙，用它製造的電晶體無法實現電流開關。氧化鉬材料本身擁有能隙，將它製成類似石墨烯的薄片後，既支持電子高速運動，其半導體特性又適合製造電晶體。

科學家說，在新材料內部，電子極少因為遇到「路障」而散射，可以流暢地迅速運動。利用這種新材料可研製出更小、數據傳輸速度更快的電子元件和產品，例如性能與桌上型電腦相當的平板電腦。

電子產品的性能取決於半導體集成能力，在過去幾十年裡，技術進步使電晶體體積大大縮小，矽晶片性能提高了成千上萬倍，帶來了信息技術革命。但受限於矽材料本身的性質，傳統半導體技術已經趨近極限。科學家正在積極尋找新一代半導體核心材料。

研究小組已經用新材料製造出納米尺度的電晶體。他們預計，如果被電子工業所接受，氧化鉬有可能在5到7年內成為電子產品的標準材料。

這項研究主要是由澳大利亞聯邦科學與工業研究組織和皇家墨爾本理工大學的科學家合作完成的，相關論文發表在1月4日的《先進材料》雜誌上。

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