將二硫化钼添加在原有PC原料上,可以達到導熱、散熱的要求。隨着半導體製程邁向 3 納米,如何跨越晶體管微縮的物理極限,成為半導體業擴展的關鍵技藝。厚度只有原子等級的二維材料,例如石墨烯(Graphene)與二硫化钼(MoS2)等,被視為有潛力取代矽等傳統半導體材料。
二硫化钼(MoS2)因其獨特的單層原子結構和優異的光電特質,被認為是最有希望替代矽,成為未來應用在半導體、晶體管和芯片等高精尖科技範圍中的理想材料之一,因此,近年來科學家們對二硫化钼的探索與研究一直保持着濃厚的興趣。

近日,洛桑聯邦理工學院(EPFL)研究團隊利用二硫化钼開發出了一種“類大腦神經元傳輸”的新型計算機芯片,兼具在相同電路中處理和存儲信息的能力,為計算機設備達成小型化、高效化和節能化供應新的思路。
二硫化钼是一種過渡金屬硫族化物二維材料(TMDC),具備類石墨烯的層狀結構,同時持有石墨烯沒有的直接帶隙半導體特質。二硫化钼由三個原子平面層(S-Mo-S)堆叠而成,具有較大的比表面積,電子遷移速率高,抗磁抗輻照,低耗環保,節能增效,穩定性高,且能夠達成規模化生产,是光學電子設備的理想材料。
對钴/二硫化钼異質結構進行特征分析,發現在室溫下,異質結構間的交互作用仍然可以在非晶相的磁性材料中,誘發出常見於晶相結構的「自發磁異向性」,為磁異向性的起源與操控,開辟崭新視野。
磁異向性指的是磁性材料的磁化方向容易沿特定方向排列的特性,可用來定義數字記錄中的 0 與 1。
如何運用新材料或是人工結構的製備來發現新的磁異向性,並控製其方向,是目前擴展磁儲存與磁感應技藝的重要關鍵,包括磁阻隨機存取內存(MRAM)、通話的電子羅盤、陀螺儀,都會用到電子自旋的特性。與傳統電子組件相比,自旋電子組件可以供應更高能源效率和更低功耗,也被預測為是下一世代的主流組件。

研究人員第一次將二維材料二硫化钼成功地應用於集數據存儲與邏輯運算為一體的芯片當中,這將顛覆傳分析算機由中央處理器CPU處理數據再傳輸至硬盤存儲的模式。相關成果發布在《Nature》上。
據展現,新型芯片是基於浮柵場效應晶體管(FGFET)的,通常應用於相機、通話或者計算機設備的閃存系統。這些晶體管能夠長時間保持電荷,而僅具備三個原子層厚度的二硫化钼不僅可以進一步減小電子設備的體積,還對晶體管中存儲的電荷具有較強的敏感性,因此可以同時達成邏輯運算和數據存儲性能。
中钨在線二硫化钼不僅在半導體、納米晶體管等光學電子範圍中應用潛力巨大,同時還可以作為潤滑劑、抗氧劑、催化劑等,廣泛應用於航空、汽車、采礦、造船、軸承等工業範圍。
增進磁異向性的另一個成因軌域混成(Orbital hybridization),深入探討产生這個狀況的關鍵機製,進一步研究操控自旋電子扇區方向的新方法,有機會為半導體業與光電等产業,帶來突破性的擴展。