以 TMD 材料取代矽，推進下一代更小、更有效率半導體晶片 https://tinyurl.com/255t59c3 根據摩爾定律，積體電路可容納的電晶體數目約每 2 年便增加 1 倍，但這條定律即將走 到盡頭。隨著矽晶片越做越小，進入 2 奈米製程後功能、尺寸便幾乎達到物理極限，因 此研究人員正在開發更小、更薄、更有效率的下一代晶片，以過渡金屬二硫屬化物（TMD ）替代矽材料。 當前所有電子設備都使用以矽製成的晶片，半導體產業也藉由不斷縮小電晶體尺度來提升 元件效能，然而日益縮小的元件終將面臨製程技術與物理瓶頸，科學家只好開始尋找替代 三維矽的下一任半導體支柱。 其中，僅原子層厚度的二維層狀半導體材料近年備受矚目，比如過渡金屬二硫族化物（ transition metal dichalcogenides，TMD），許多公司已在二維材料晶片投入大量資金 ；最近，普林斯頓電漿物理實驗室（PPPL）物理學家 Shoaib Khalid 團隊也在《2D Materials》期刊發表新論文，詳細介紹 TMD 原子結構可能發生的變化、發生原因及它們 如何影響材料。這些資訊為改進下一代電腦晶片所需流程奠定基礎。 過渡金屬二硫族化物（TMD）材料關鍵特徵是二維結構的大原子相互作用，如二碲化鎢（ WTe2）表現出反常巨磁阻和超導性，其餘如：二硫化鉬（MoS2）、二硫化鎢（WS2）、二 硒化鉬（MoSe2）、二硒化鎢（WSe2）等，也都是極具潛力的二維層狀半導體材料。 研究人員解釋，TMD 可以薄到僅 3 個原子厚度，把它想像成由硫族元素（硫、硒、碲） 製成的金屬小三明治，中間餡料可為任何過渡金屬原子（元素週期表第 3 族到第 12 族 的金屬）。 塊狀 TMD 則具有 5 層或更多層原子排列成晶體結構，有時候，科學家會在晶格結構某處 發現缺少 1 個原子、或在奇怪位置找到 1 個原子，這種「缺陷」偶爾能為材料帶來正面 影響，比如某些 TMD 缺陷反而使半導體導電性更強。 無論好壞，科學家必須了解引發缺陷的原因並加以利用。之前，科學家發現塊狀 TMD 含 有多餘電子，現在 Shoaib Khalid 團隊指出，這些多出的電子可能由氫氣引起。 根據缺陷的類型與性質，材料也會有不同表現與性能。比如多餘電子會形成 n 型半導體 材料，失去電子留下電洞則使材料成為 p 型。 至於我們還要等多久才能在手機、PC 看到 TMD 晶片的應用？專家認為，到 2030 年可能 就會出現實際用於設備的 TMD 電晶體。 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 180.177.0.241 (臺灣) ※ 文章網址: https://webptt.cc/bbs/Tech_Job/M.1720791934.A.973.html