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新開發「輝鉬礦」半導體材料號稱性能表現優於矽

上網時間: 2011年02月09日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:輝鉬礦  MoS2  功耗    能隙 

有一種新開發的半導體材料輝鉬礦(molybdenite,MoS2),其功耗據說僅有矽材料的十萬分之一,又能用以製作出尺寸更小的電晶體。瑞士洛桑理工學院(Ecole Polytechnique Federale de Lausanne,EPGL)的研究人員並指出,這種新一代半導體材料具備能隙(bandgap)的特性也打敗石墨烯(graphene)。

EPGL 指出,輝鉬礦是一種礦藏豐富的材料,已經運用在鋼鐵合金以及做為潤滑油的添加劑;但該校的奈米電子與結構實驗室(Laboratory of Nanoscale Electronics and Structures,LANES)是首創開發採用該種材料的半導體元件。EPGL教授Andras Kis表示:「它具有可製作出超小電晶體、LED與太陽能電池的十足潛力。」

根據Kis的說法,與屬於三維結晶體的矽大不同,輝鉬礦有一種主要的特性,也就是本身為二維材料,能製作出厚度僅6.5埃(angstrom,十分之一奈米)的薄膜,而且製造方法相對容易;其電子遷移率則與2奈米厚度的矽材料層相當。

利用輝鉬礦材料所製作的FET結構示意圖
圖中所示為採用輝鉬礦材料做為通道的超低功耗場效電晶體(FET);在絕緣上覆矽(SOI)基板上採用高介電(HfO2)氧化閘極

此外,不同於零能隙的石墨烯,輝鉬礦具備1.8電子伏特(electron-volts)的能隙,介於砷化鎵(gallium arsenide,能隙1.4電子伏特)與氮化鎵(gallium nitride,能隙3.4電子伏特)之間,也意味著可用該種材料製作出能同時具備電子與光學功能的晶片。

編譯: Judith Cheng

(參考原文: New material for semis said to beat silicon,by R. Colin Johnson)





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