財聯(lián)社9月20日訊（編輯 黃君芝）今天的半導體行業(yè)正在努力應對三重任務：提高計算能力，減小芯片尺寸，并控制好功率。為了滿足這些需求，該行業(yè)必須找到超越硅性能的替代品，生產(chǎn)適合日益增長的計算設備。
硅最大的缺點之一是它不能做得很薄，因為它的材料特性基本上局限于三維空間。由于這個原因，二維半導體薄到幾乎沒有厚度（幾乎可以忽略不計），已經(jīng)成為科學家、工程師和微電子制造商感興趣的對象。
更薄的芯片組件將對設備中的電流提供更好的控制和精度，同時降低供電所需的能量。二維半導體也有助于將芯片的表面積保持在最校但直到最近，制造這種材料的嘗試都沒有成功。
某些二維半導體本身表現(xiàn)良好，但需要相當高的溫度來沉積，它們破壞了底層的硅芯片。其他的可以在硅兼容的溫度下沉積，但它們的電子特性（能量使用、速度和精度）都不太適合。有些符合溫度和性能要求，但在工業(yè)標準尺寸下無法達到必要的純度。
現(xiàn)在，美國賓夕法尼亞大學工程與應用科學學院的研究人員已經(jīng)將一種高性能的二維半導體制成了全尺寸、工業(yè)規(guī)模的晶圓。此外，半導體材料硒化銦（InSe）可以在足夠低的溫度下沉積，從而可以與硅芯片集成。
最新研究結(jié)果已于近期發(fā)表在了《物質(zhì)》雜志上。
“半導體制造是一個工業(yè)規(guī)模的制造過程，”研究人員說，“除非你能在工業(yè)規(guī)模的晶圓上生產(chǎn)，否則你不會有一種可行的材料。批量生產(chǎn)的芯片越多，價格就越低。但材料也必須是純凈的，以確保性能。這就是硅如此普遍的原因你可以在不犧牲純度的情況下大量生產(chǎn)它。”
長期以來，銦硒一直被認為是先進計算芯片的二維材料，因為它的電荷攜帶能力非常好。但是，生產(chǎn)足夠大的銦硒薄膜已經(jīng)被證明是相當棘手的，因為銦和硒的化學性質(zhì)傾向于以幾種不同的分子比例結(jié)合，呈現(xiàn)出每種元素不同比例的化學結(jié)構(gòu)，從而損害了其純度。
而該團隊克服了這些障礙。研究人員表示，“對于先進的計算技術而言，二維銦硒的化學結(jié)構(gòu)需要恰好是兩種元素之間的50:50。所得到的材料需要在大面積條件下具有均勻的化學結(jié)構(gòu)才能起作用。”
除了化學純度外，該團隊還能夠控制和調(diào)整材料中晶體的方向，通過為電子傳輸提供無縫環(huán)境，進一步提高半導體的質(zhì)量。
“半導體材料的兩個最重要的品質(zhì)是化學純度和晶體秩序，最重要的工業(yè)品質(zhì)是可擴展性。而這種材料符合所有條件。”他們說。
（財聯(lián)社 黃君芝）
