作爲低維度過渡金屬化合物的典型代表,二硫化鉬半導體(MoS2半導體)材料因有獨特的單層原子結構和優异的光電特性,而深受廣大芯片研究者的歡迎,其或能讓摩爾定律延續下去,進而可以解决英特爾、台積電等受矽基設備材料限制。
摩爾定律是指在集成電路上可以容納的晶體管數目,約每隔18個月便會增加一倍,同時計算機的運行速度和存儲容量也會翻一番。然而,因爲目前常見的矽半導體已經發展到了極限,所以爲了讓摩爾定律繼續下去,除了可以把晶體管縮小到只有原子厚度的方法之外,還有使用一些二維半導體材料來製造晶體管。
二維半導體是一類稱爲過渡金屬二硫屬化物的材料,如二硫化鉬,二硫化鎢,二硒化鎢和二硒化鉬等。從理論上來說,二硫化鎢的電子運輸能力會比二硫化鉬的更快,但是二硫化鉬却在芯片領域的應用更加廣泛。在英特爾的實驗中,二硫化鉬器件更勝一籌。
據悉,金是與MoS2形成晶體管的首選觸點,但是沉積金和其他高熔點金屬會損壞二硫化鉬。因此,斯坦福大學研究者將低熔點金屬(銦和錫)與金進行融合,這樣在解决MoS2材料被損壞的同時,也能防止低熔點金屬在芯片加工和封裝時發生熔化和氧化的情况。首先研究者將銦或錫沉積在MoS2上,以保護半導體,然後用金覆蓋以隔離氧氣。該過程産生了具有270歐姆-微米電阻的錫金合金和具有190歐姆-微米電阻的銦金合金,幷且這兩種合金在450℃下可以保持穩定。
該研究成果爲今後開發更多的二維半導體晶體管奠定了堅實的基礎。