维也纳理工大学 新晶体管的示意图:红色和蓝色的绝缘体，以及上面的半导体
信用:图文 几十年来，我们微芯片上的晶体管变得更小、更快、更便宜
大约每两年，商业芯片上的晶体管数量翻一番——这种现象被称为“摩尔定律”
“但是几年来，摩尔定律不再适用了
小型化已经达到了一个自然的极限，因为当接近只有几纳米的长度尺度时，会出现全新的问题
然而现在，下一个大的小型化步骤可能很快成为可能——使用所谓的“二维(2-D)材料”，它可能只由单个原子层组成
在一种由氟化钙制成的新型绝缘体的帮助下，维也纳理工大学的科学家创造了一种超薄晶体管，这种晶体管具有优异的电性能，与以前的技术相比，可以小型化到极小的尺寸
这项新技术现已发表在《自然电子学》杂志上
超薄半导体和绝缘体 近年来，制造晶体管所需的半导体材料的研究取得了重大进展
今天，超薄半导体可以由二维材料制成，仅由几个原子层组成
“但是这还不足以制造一个非常小的晶体管，”图维恩微电子研究所的蒂博尔·格拉斯教授说
“除了超薄半导体，我们还需要超薄绝缘体
" 这是由于晶体管的基本设计结构:电流可以从晶体管的一侧流向另一侧，但前提是在中间施加电压，产生电场
提供该场的电极必须与半导体本身电绝缘
“已经有超薄半导体的晶体管实验，但是直到现在它们还和普通绝缘体结合在一起，”蒂博尔·格拉斯说
“当半导体仍然必须与一层厚的绝缘体材料结合时，减小半导体的厚度没有多大好处
没有办法进一步缩小这种晶体管
此外，在非常小的长度范围内，绝缘体表面会干扰半导体的电子特性
" 因此，蒂博尔·格拉斯团队的博士后尤里·伊利亚里奥诺夫尝试了一种新方法
他不仅将超薄二维材料用于晶体管的半导体部分，还用于绝缘部分
通过选择超薄绝缘材料如离子晶体，可以制造出只有几纳米大小的晶体管
电子性质得到了改善，因为离子晶体可以有完美的规则表面，没有单个原子从表面突出，这可能会干扰电场
“传统材料在第三维有共价键——原子与上下相邻的材料结合，”蒂博尔·格拉斯解释道
“在二维材料和离子晶体中情况并非如此，因此它们不会干扰半导体的电学特性
" 原型是世界冠军 为了生产新型超薄晶体管，选用氟化钙作为绝缘材料
氟化钙层是在圣
该出版物的第一作者尤里·伊利亚里奥诺夫在加入维也纳团队之前来自彼得堡
晶体管本身是由教授制造的
托马斯·穆勒的团队在图维恩的光子学研究所工作，并在微电子学研究所进行分析
第一个原型已经超出了所有人的预期:“多年来，我们收到了大量不同的晶体管来研究它们的技术性能——但我们从未见过像我们的带有氟化钙绝缘体的晶体管这样的东西，”蒂博尔·格拉斯说
“这款原型机以其优越的电气性能超越了所有以前的机型
" 现在，该团队想找出绝缘体和半导体的哪种组合效果最好
由于材料层的制造工艺仍需改进，这项技术可能还需要几年时间才能用于商用计算机芯片
“然而，总的来说，毫无疑问，由二维材料制成的晶体管是未来非常有趣的选择，”蒂博尔·格拉斯说
“从科学的角度来看，我们刚刚测试的氟化物显然是目前解决绝缘体问题的最佳方案
现在，只有几个技术问题有待回答
" 这种新的更小更快的晶体管应该能使计算机行业迈出下一大步
通过这种方式，摩尔定律的指数级增长的计算机能力可能会很快恢复生机
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