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一种新的制造方法和液态金属镓有助于形成新的二维超导体技术和升压晶体管。
集成电路(IC)中晶体管的数量每隔几年就会翻一番。然而，这种普遍化已经开始失败，晶体管现在变得如此小，以至于进一步缩小它们是一项将硅基技术的极限推得太远的任务。
然而，超薄二维半导体的使用带来了一线希望。然而，这些设备并不完善。阻碍这一技术的问题之一是二维半导体中晶粒边界的出现时，放大。这种缺陷会严重阻碍载流子，降低半导体的效率。
新南威尔士大学(UNSW)化学工程学院的研究人员开发了一种方法，使用液态镓完善由二硫化钼(MoS2)制成的2D半导体——可能解决这个问题。
该小组的研究结果发表在最新一期的《科学》杂志上先进的功能材料。亚博网站下载
二维半导体非常薄，它们允许自由载流子——即晶体管中的电子和伪粒子“空穴”——在超薄的平面上不受阻碍地传播信息。
限制这些载流子可以使半导体轻松切换，并为载流子创建定向路径。这使得它们可以在不散射的情况下移动，从而为晶体管带来无限小的电阻，从而节约能源。
因此，从理论上讲，2D半导体可以制造在开关过程中不会浪费能量的晶体管。这些晶体管可以在状态之间快速切换，并在非工作状态下实现零电阻状态。如果反对这种设备的技术障碍能够被拆除或绕过，这就可能发生。这就是液态镓的用途。
使用镓来平滑半导体
二硫化钼（MOS2）被强烈地研究作为构建2D半导体的理想材料，但该物质具有限制其使用的特定特性。尽管具有有趣和有用的电子能力，但是当MOS2成形为大2D床单时，显着的晶界开发。这些边界导致电荷载流子反弹，扰乱流量并增加电阻损耗。
目前的大规模沉积方法无法产生制造集成电路所需的无晶界MoS2。新南威尔士大学的研究人员认为，液态镓和一种新的沉积方法可以解决这个问题。
Gallum是一种非凡的金属，具有唯一的低熔点，仅为29.8°C。这意味着在室温下坚固，镓在放置在手中时很容易变成液体。作为熔化的金属，镓的表面是原子平滑的，而传统术语的金属是一种事实意味着其表面也具有丰富的自由电子。
研究人员通过在液态镓的表面附近放置钼和硫源来实现无晶界的MoS2。这将2D材料“印记”在原子光滑的镓表面上。
已经自然有成核和晶界，由于该第一步，MOS2然后经历热处理过程，可以改变材料的特性以增加延展性，并降低硬度使其更加可行，称为退火。第二步使团队能够扩展MOS2生产。结果是一个大面积MOS2结构，没有晶界。
该团队 - 由UNSW的Kourosh Kalantar -Zadeh教授领导 - 相信该过程是创建超光滑半导体的重要一步。研究人员的下一步将扩展其方法，并创建其他2D半导体和介电材料，也可以在晶体管中使用。亚博网站下载
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参考和进一步阅读
卡塔塔尔 - Zadeh。K.，Kaner。R. B.，Daeneke。T.，et al。(2020)二维硫化钼在液态金属上的自沉积。先进的功能材料，亚博网站下载https://doi.org/10.1002/ADFM.202005866.
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