新型二维纳米材料可能带来电子工业革命     DATE: 2020-07-01 19:13

  澳大利亚科学家研制出一种由氧化钼晶体制成的新型二维纳米材料,有可能给电子工业带来革命,使“纳米”一词不再停留于营销概念而成为现实。在材料学中,厚度为纳米量级的晶体薄膜通常被视作二维的,即只有长宽,厚度可忽略不计,称为二维纳米材料。新研制出的这种材料厚度仅有11纳米,它有着独特的性质,电子在其内部能以极高速度运动。科学家说,他们是从另一种奇妙的新材料——石墨烯得到启发的。石墨烯是单层碳原子网,是人类已知的最薄材料,电子在其中也能高速运动。但石墨烯缺乏能隙,用它制造的晶体管无法实现电流开关。氧化钼材料本身拥有能隙,将它制成类似石墨烯的薄片后,既支持电子高速运动,其半导体特性又适合制造晶体管。

  科学家说,在新材料内部,电子极少因为遇到“路障”而散射,可以流畅地迅速运动。利用这种新材料可研制出更小、数据传输速度更快的电子元件和产品,例如性能与台式电脑相当的平板电脑。

  电子产品的性能取决于半导体集成能力,在过去几十年里,技术进步使晶体管体积大大缩小,硅芯片性能提高了成千上万倍,带来了信息技术革命。但受限于硅材料本身的性质,传统半导体技术已经趋近极限。科学家正在积极寻找新一代半导体核心材料。

  研究小组已经用新材料制造出纳米尺度的晶体管。他们预计,如果被电子工业所接受,氧化钼有可能在5到7年内成为电子产品的标准材料。

  这项研究主要是由澳大利亚联邦科学与工业研究组织和皇家墨尔本理工大学的科学家合作完成的,相关论文发表在1月4日的《先进材料》杂志上。


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