液体金属来到半导体的救援：用快速切换，超低能量电子设备克服Moore的定律

时间：2022-05-19 18:25:03 来源：

新的沉积方法：合成和剥离（转移到例如硅衬底上）2D半导体MOS2。

快速切换，超低能量电子基于2D材料的可能途径。

Moore的法律是一个实证建议，描述了晶体管的数量在集成电路（ICS）中每隔几年加倍。然而，由于晶体管现在如此之小，摩尔的法律已经开始失败，即目前的基于硅的技术无法提供进一步的萎缩机会。

克服摩尔定律的一种可能性是诉诸二维半导体。这些二维材料如此薄的是，它们可以允许沿着超薄平面传播自由电量载体，即电子和孔的晶体管中的晶体管。这种电荷载流子的限制可能允许允许非常容易地切换半导体。它还允许电荷载波的定向路径在不散射的情况下移动，因此导致晶体管的绝对电阻。这意味着理论上的二维材料可以导致在其开/关切换期间不会浪费能量的晶体管。

从理论上讲，它们可以在非运营状态期间切换得非常快，并在绝对零电阻值关闭。听起来非常理想，但生活并不理想！实际上，仍有许多技术障碍应超越，以产生这种完美的超薄半导体。目前技术的障碍物之一是沉积的超薄薄膜充满了晶界，使得电荷载体从它们反弹并因此损失增加。

最令人兴奋的超薄半导体之一是二硫化钼（MOS2），这是过去二十年来调查的主题，以实现其电子性质。然而，已被证明是没有任何晶界的非常大规模的二维MOS2是一个真正的挑战。使用任何当前的大规模沉积技术，可以通过可接受的成熟达到了对制造IC至关重要的无晶型无边界MOS2。然而，现在，新南威尔士大学化学工程学院的研究人员已经制定了一种基于新的沉积方法来消除这种谷物边界的方法。

“在其液态中的镓金属的帮助下实现了这种独特的能力。镓是一种令人惊叹的金属，熔点低熔点仅为°29.8℃。这意味着在正常的办公温度下，它是固体的，而当放置在某人手掌时，它变成了液体。它是一种熔化的金属，所以它的表面是原子平滑的。它也是一种常规金属，这意味着其表面为促进化学反应提供了大量的游离电子。“王女士王女士说，这篇论文的第一作者表示。

“通过在镓液金属表面附近带来钼和硫的来源，我们能够实现形成钼键的化学反应以建立所需的MOS2。将形成的二维材料模拟在镓的原子平滑表面上，因此它是自然核的和晶界。这意味着通过第二步骤退火，我们能够获得非常大的区域MOS2，没有晶界。这是扩大这种迷人的超光滑半导体的一个非常重要的步骤。“该工作的领先作者Kourosh Kalantar -Zade教授说。

UNSW的研究人员现在计划扩展其用于创造其他二维半导体和介电材料的方法，以便产生多种可用作晶体管的不同部分的材料。

参考：“二维钼硫化物对液态金属的自我沉积”由Yifannad Wang，Mohannad Mayyas，Jiong Yang，Jianbo Tang，Mohammad B. Ghasemian，Jialuo Han，Aaron Elbourne，Torben Daeneke，Richard B. Kaner和Kourosh Kalanter-Zadeh，2 10月20日，先进的功能材料.DOI：
10.1002 / adfm.202005866

该工作是在RMIT，澳大利亚和加州大学洛杉矶（UCLA）的合作者的帮助下进行的。

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