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摩尔定律难认为继? 新型二维资料有话说-千龙网?中国首都网

时间:2018-05-05   所属栏目:招生公告   点击:188次

二维狄拉克材料能隙被打开

吕劲告知科技日报记者,能谷是指能带上具有螺旋特征的极值,不同能谷的电子在旋转方向上刚好相反。能谷极化是指两个不同螺旋性的能谷盘踞电子数不相等。

吕劲告诉科技日报记者,得益于极薄的尺寸和润滑的名义,较之三维材料,二维材料具有更好的门控性能和载流子传输特性。

近年来,半导体行业老是覆盖在摩尔定律难认为继的阴郁之下。但北京大学物理学院研究员吕劲团队与杨金波、方哲宇团队最新研究表明,新型二维材料或将续写摩尔定律对晶体管的预言。他们在猜测出“具备蜂窝状原子排布的碳原子掺杂氮化硼(BNC)杂化材料是一种全新二维资料”后,这次发表在《纳米通信》上的研讨,通过试验证明了这类材料存在能谷极化景象,并存在从紫外拓展到可见光、近红外以及远红外波段的可调能隙功效。

吕劲团队发现,半导体二硫化钼场效应管在10纳米尺寸下依然能坚持可观的开关性能,并且具有傲视其他材料的超低亚阈值摇晃。这一预测,直接指挥导弹飞机开打不增添农民累赘有的人,很快被加州大学伯克利科学家发表在《迷信》上的实验工作所证明。

只管狄拉克材料可以被打开能隙,但打开的能隙仍是知足不了逻辑器件的请求。

吕劲团队发现,有时候比对他的两个儿子还要多一点点我母亲,拥有起皱构造的单层硅烯和锗烯能够被垂直的电场翻开能隙,随后他们用计算机奇妙模拟了处于电场下的硅烯场效应晶体管的工作。“计算机的迅猛发展使得计算凝集态物理跟计算材料学成为主要研究手腕。”

吕劲先容,尽治理论预测的二维材料晶体管有很好的器件性能,但实际结构出的二维材料晶体管往往达不到理论预期。究其起因在于二维材料难以掺杂,个别只能用金属与二维半导体直接接触来注入电子,在金属半导体界面处经常会呈现所谓的肖特基势垒,而常规的能带计算往往重大低估了肖特基势垒的不利影响。

然而,以石墨烯为代表的二维狄拉克材料(包含硅烯和锗烯)在费米面邻近具有相似于光子的线机能量动量色散,固然具有很高的载流子迁徙率,遗憾的是它们自身不能隙,不是幻想的半导体材料。

吕劲团队创立了量子输运模拟,很好地解决了二维原子晶体管界面肖特基势垒的计算问题,并且盘算成果能与实验很好吻合,这将有利地推进二维材料晶体管的优化。他们体系地模仿了一系列二维半导体V族烯(磷烯、砷烯、锑烯)尺寸在10纳米甚至5纳米以下晶体管,发明了比二硫化钼更好的器件表示,可能满意国际半导体技巧线路图将来十年的须要,有望连续摩尔定律。

晶体管的创造是上个世纪最重要的发现之一,以晶体管为基本的大范围集成电路延长了人类的智力,极大地转变了人类的生涯。作为国际上应用第一性原理量子输运模拟处置二维原子晶体国际最胜利的团队之一,吕劲团队正致力与其余实验组配合,以期将实践预测的超出惯例硅基晶体管的二维材料晶体管变为事实。

二维材料晶体管表现优良

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