IT之家 7 月 20 日消息，來(lái)自美國(guó)麻省理工學(xué)院、加拿大渥太華大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家，利用一種名為三元碲鉍礦（ternary tetradymite）的晶體材料研制出一種新型超薄晶體薄膜半導(dǎo)體。
據(jù)介紹，這種“薄膜”厚度僅 100 納米，其中電子的遷移速度約為傳統(tǒng)半導(dǎo)體的 7 倍從而創(chuàng)下新紀(jì)錄。這一成果有助科學(xué)家研發(fā)出新型高效電子設(shè)備。相關(guān)論文已經(jīng)發(fā)表于《今日材料物理學(xué)》雜志（IT之家附 DOI:10.1016/j.mtphys.2024.101486）。
據(jù)介紹，這種“薄膜”主要是通過(guò)“分子束外延技術(shù)”精細(xì)控制分子束并“逐個(gè)原子”構(gòu)建而來(lái)的材料。這種工藝可以制造出幾乎沒(méi)有缺陷的材料，從而實(shí)現(xiàn)更高的電子遷移率（即電子在電場(chǎng)作用下穿過(guò)材料的難易程度）。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，當(dāng)科學(xué)家向“薄膜”施加電流時(shí)，他們記錄到了電子以 10000 cm2/V-s 的速度發(fā)生移動(dòng)。相比之下，電子在“硅半導(dǎo)體”中的移動(dòng)速度約為 1400 cm2/V-s，而在傳統(tǒng)銅線(xiàn)中則要更慢。
這種超高的電子遷移率意味著更好的導(dǎo)電性。這反過(guò)來(lái)又為更高效、更強(qiáng)大的電子設(shè)備鋪平了道路，這些設(shè)備產(chǎn)生的熱量更少，浪費(fèi)的能量更少。
研究人員將這種“薄膜”的特性比喻成“不會(huì)堵車(chē)的高速公路”，他們表示這種材料“對(duì)于更高效、更省電的電子設(shè)備至關(guān)重要，可以用更少的電力完成更多的工作”。
科學(xué)家們表示，潛在的應(yīng)用包括將“廢熱”轉(zhuǎn)換成電能的可穿戴式熱電設(shè)備，以及利用電子自旋而不是電荷來(lái)處理信息的“自旋電子”設(shè)備。
科學(xué)家們通過(guò)將“薄膜”置于極寒磁場(chǎng)環(huán)境中來(lái)測(cè)量材料中的電子遷移率，然后通過(guò)對(duì)薄膜通電測(cè)量“量子振蕩”。當(dāng)然，這種材料即使只有微小的缺陷也會(huì)影響電子遷移率，因此科學(xué)家們希望通過(guò)改進(jìn)薄膜的制備工藝來(lái)取得更好的結(jié)果。
麻省理工學(xué)院物理學(xué)家 Jagadeesh Moodera 表示：“這表明，只要能夠適當(dāng)控制這些復(fù)雜系統(tǒng)，我們就可以實(shí)現(xiàn)巨大進(jìn)步。我們正朝著正確的方向前進(jìn)，我們將進(jìn)一步研究、不斷改進(jìn)這種材料，希望使其變得更薄，并用于未來(lái)的自旋電子學(xué)和可穿戴式熱電設(shè)備?！?/p>
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