原子薄膜晶体管利用普通半导体一半的电压来提高电流密度

布法罗大学的研究人员报道了一种由石墨烯和复合二硫化钼制成的新型二维晶体管，这将有助于开创一个新的计算时代。正如在下周举行的2020年IEEE国际电子设备大会上接受的论文所述，晶体管所需的电流是当前半导体的一半。它的电流密度也大于正在开发的同类晶体管。

这种在较低电压下工作和处理更多电流的能力是满足新型耗电纳米电子器件(包括量子计算机)需求的关键。

这篇论文的主要作者李华民博士说：“需要新技术来扩展电子系统在功率、速度和密度方面的性能。这种下一代晶体管可以快速切换，同时消耗少量能量。”，是UB工程和应用科学学院(SEAS)的电气工程助理教授。

该晶体管由单层石墨烯和单层二硫化钼或二硫化钼组成，二硫化钼或二硫化钼是一组称为过渡金属硫属化物的化合物的一部分。石墨烯和二硫化钼堆叠在一起，器件的总厚度约为1纳米——相比之下，一张纸的厚度约为10万纳米。

虽然在十年的电流变化中，大多数晶体管需要60毫伏，但这种新器件的工作电压是29毫伏。

之所以能够做到这一点，是因为石墨烯独特的物理特性使电子从石墨烯注入二硫化钼通道时保持“冷态”。这个过程被称为狄拉克源注入。电子被认为是“冷”的，因为它们需要更少的电压输入，从而降低了晶体管的功耗。

李说，与基于二维或三维沟道材料的传统晶体管技术相比，该晶体管的一个更重要的特征是它可以处理更大的电流密度。正如研究中所描述的，这种晶体管每微米可以处理4微安。

合著者费耀说：“晶体管展示了巨大的二维半导体潜力，以及它们引入节能纳米电子器件的能力。这可能最终导致量子研发的进展，并有助于扩展摩尔定律。”SEAS与UB科学学院联合项目材料设计与创新系助理教授。

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