大邱庆邦科技学院 二维材料有助于开创一个低功耗半导体芯片和电路的时代
信用:Shutterstock 科学家设计了一种基于二维材料的多层堆叠结构，包括夹在六方氮化硼(hBN)层之间的二硫化钨(WS2)层，该结构显示了连续WS2层之间的长程相互作用，具有降低电路设计复杂性和功耗的潜力
二维材料因其有利可图的电子特性而在材料科学家中广受欢迎，使其在光伏、半导体和水净化方面得到应用
特别是，二维材料的相对物理和化学稳定性允许它们相互“堆叠”和“集成”
理论上，二维材料的这种稳定性使得基于二维材料的结构的制造成为可能，例如耦合的“量子阱”(CQWs)，一个相互作用的势能“阱”系统，或者包含非常少能量的区域，它只允许捕获在其中的粒子具有特定的能量
电容量子阱可用于设计共振隧穿二极管，这是一种显示出负电压随电流变化率的电子器件，是集成电路的关键元件
这种芯片和电路是模拟生物大脑中负责记忆存储的神经元和突触的技术的组成部分
由李明宰博士领导的一个研究小组证明了二维材料确实可以用来制造量子阱
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韩国大邱科学技术研究所设计了一个CQW系统，在两个六方氮化硼(hBN)层之间堆叠一层二硫化钨(WS2)
“hBN是一种近乎理想的二维绝缘体，具有很高的化学稳定性
这使得它成为与WS2集成的完美选择，WS2是一种众所周知的二维半导体
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他们的发现发表在《美国化学学会纳米》杂志上
研究小组测量了激子(束缚系统包括一个电子和一个电子空穴(没有电子))和三子(电子束缚激子)的能量，并将其与双层WS2结构的能量进行比较，以确定WS2-WS2相互作用的效果
他们还测量了单个CQW的电流-电压特性来表征其行为
他们观察到随着赌注数量的增加，激子和三子能量逐渐减少，双层WS2突然减少
他们将这些观察结果分别归因于长距离井间相互作用和在没有hBN的情况下的强WS2-WS2相互作用
电流-电压特性证实了它的行为类似于共振隧穿二极管
那么这些结果对电子学的未来有什么影响呢？教授
李总结道:“我们可以使用共振隧穿二极管来制造多值逻辑器件，这将大大降低电路复杂性和计算功耗
这反过来又会导致低功率电子产品的发展
" 这些发现肯定会用极低功率的半导体芯片和电路彻底改变电子行业，但更令人兴奋的是这些芯片能把我们带到哪里，因为它们能用于模拟神经元和突触的应用，这些神经元和突触在生物大脑的记忆存储中起着作用
因此，这种二维视角可能是人工智能的下一件大事
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