国际首台非硅二维资料更节能的电子产品计算机面世
，有助于造出更薄更快

6 月 12 日音讯
，国际在半导体技能范畴，首台算机硅一向是非硅智能手机、核算机 、维资电动汽车等很多现代电子设备的料计中心资料 。但是面世，一项由宾州州立大学（Penn State）研讨人员主导的有助于造最新研讨显现，硅的出更产品“霸主位置”或许正遭到应战 。

该研讨团队国际初次运用二维资料（2D materials）开发出了一台可以履行简略运算的核算机 。这些二维资料仅有一个原子的国际厚度，且在如此细小的首台算机标准下仍能坚持其优异的物理特性 ，与硅比较具有明显优势 。非硅这一效果宣布在《天然》杂志上，维资标志着向造出更薄 、料计更快、更节能的电子产品迈出了重要一步
。

研讨人员成功制作了一台互补金属氧化物半导体（CMOS）核算机，这一进程并未依靠传统的硅资料 。他们选用了两种不同的二维资料来别离制作 CMOS 核算机所需的两种晶体管：二硫化钼（molybdenum disulfide）用于制作 n 型晶体管 ，二硒化钨（tungsten diselenide）用于制作 p 型晶体管。这两种晶体管一起操控电流活动 ，是完结 CMOS 核算机功用的要害 。

“数十年来 ，硅一向是电子技能开展的中心驱动力，它推进了场效应晶体管（FETs）的继续微型化。”该研讨的负责人
、宾州州立大学工程学教授萨普塔尔希・达斯（Saptarshi Das）表明 ，“但是，跟着硅基设备尺度的不断缩小 ，其功用开端下降 。比较之下，二维资料在原子厚度下仍能坚持超卓的电子特性 
，为未来的开展供给了一条充满希望的路途。”。

达斯进一步解说说 ，CMOS 技能需求 n 型和 p 型半导体协同作业，以完结高功用和低功耗 
，这一向是逾越硅技能的要害难题
。虽然此前已有研讨运用二维资料制作出小型电路 ，但将其扩展到杂乱且功用齐备的核算机一向未能完结 。而此次宾州州立大学的研讨团队成功霸占了这一难题。

“这是咱们作业的要害打破 。”达斯表明 ，“咱们初次彻底运用二维资料制作出了一台 CMOS 核算机，将大面积成长的二硫化钼和二硒化钨晶体管相结合。”
。

据了解，研讨团队选用金属有机化学气相堆积（MOCVD）技能，经过将质料气化并引发化学反应，将产品堆积在基底上
，制作出大面积的二硫化钼和二硒化钨薄膜 ，并成功制作出 1000 多个每种类型的晶体管 。经过精心调整设备制作和后处理进程，他们可以调整 n 型和 p 型晶体管的阈值电压，然后构建出功用齐备的 CMOS 逻辑电路。

该核算机可以在低电压下运转，功耗极低，而且可以以最高 25 千赫兹的频率履行简略逻辑运算
。虽然其运转频率低于传统的硅基 CMOS 电路 ，但作为一台单指令集核算机，其仍能完结简略的逻辑运算。

此外，研讨团队还开发了一种核算模型，经过试验数据进行校准 ，并考虑了设备之间的差异，以猜测二维 CMOS 核算机的功用
，并与最先进的硅技能进行比照。虽然仍有进一步优化的空间，但这一效果无疑是运用二维资料推进电子技能开展的重要里程碑。

达斯表明 ，虽然二维资料核算机的进一步开展仍需更多作业，但与硅技能的开展进程比较，该范畴的开展速度现已适当敏捷。他指出 
，硅技能现已开展了约 80 年，而二维资料的研讨自 2010 年左右才真实鼓起。

“咱们估计
 ，二维资料核算机的开展将是一个按部就班的进程
，但与硅技能的开展轨道比较 ，这现已是一个巨大的腾跃。”达斯说。

该研讨得到了宾州州立大学二维晶体联盟资料立异渠道（2DCC-MIP）的支撑
，该渠道为研讨供给了必要的设备和东西 。达斯还隶属于宾州州立大学的资料研讨所 、二维晶体联盟资料立异渠道以及电气工程系和资料科学与工程系。

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