科技日?qǐng)?bào)記者?劉霞
據(jù)美國(guó)趣味科學(xué)網(wǎng)站16日?qǐng)?bào)道，來(lái)自美國(guó)麻省理工學(xué)院、美國(guó)陸軍作戰(zhàn)能力發(fā)展司令部（DEVCOM）陸軍研究實(shí)驗(yàn)室和加拿大渥太華大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家，利用名為三元石英的晶體材料，成功研制出一種新型超薄晶體薄膜半導(dǎo)體。薄膜厚度僅100納米，約為人頭發(fā)絲直徑的千分之一。其中電子的遷移速度創(chuàng)下新紀(jì)錄，約為傳統(tǒng)半導(dǎo)體的7倍。這一成果有助科學(xué)家研制新型高效電子設(shè)備。相關(guān)論文發(fā)表于《今日材料物理學(xué)》雜志。
薄膜半導(dǎo)體微觀晶體結(jié)構(gòu)圖。
圖片來(lái)源：美國(guó)趣味科學(xué)網(wǎng)站
研究論文通訊作者、麻省理工學(xué)院的賈加迪什·穆德拉指出，他們通過(guò)分子束外延過(guò)程制造出了這款薄膜半導(dǎo)體。該過(guò)程需要精確控制分子束，逐個(gè)原子地構(gòu)建材料，這樣獲得的材料瑕疵最小最少，從而實(shí)現(xiàn)更高的電子遷移率。
研究人員向這種薄膜半導(dǎo)體施加電流時(shí)，記錄到電子以10000平方厘米/伏秒的破紀(jì)錄速度遷移。相比之下，在標(biāo)準(zhǔn)硅半導(dǎo)體內(nèi)，電子的遷移速度通常約為1400平方厘米/伏秒；在傳統(tǒng)銅線中則更慢。
研究人員將這種薄膜半導(dǎo)體比作“不堵車的高速公路”，認(rèn)為這有助于研制更高效、更可持續(xù)的電子設(shè)備，如自旋電子設(shè)備和可將廢熱轉(zhuǎn)化為電能的可穿戴熱電設(shè)備。
研究團(tuán)隊(duì)指出，即使材料中最微小的瑕疵也會(huì)阻礙電子運(yùn)動(dòng)，從而影響電子遷移率。他們希望進(jìn)一步改進(jìn)制作過(guò)程，讓薄膜變得更纖薄，從而更好地應(yīng)用于未來(lái)的自旋電子設(shè)備和可穿戴熱電設(shè)備。
總編輯圈點(diǎn)：
薄膜半導(dǎo)體由于具有高電子遷移率、可調(diào)控的能帶結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的光電性能等，在電子器件、光電器件等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。人們對(duì)薄膜半導(dǎo)體的研究早在20世紀(jì)50年代就已開(kāi)始，迄今已非常成熟。但隨著納米技術(shù)和柔性電子技術(shù)的大幅進(jìn)步，以及類似本文中電子遷移率刷新的成果出現(xiàn)，薄膜半導(dǎo)體將迎來(lái)質(zhì)的飛躍。
