功耗为硅的十万分之一？瑞士开发新半导体材料“辉钼矿”

【导读】有一种新开发的半导体材料辉钼矿(molybdenite，MoS2)，其功耗据说仅有硅材料的十万分之一，又能用以制作出尺寸更小的晶体管。瑞士洛桑理工学院(Ecole Polytechnique Federale de Lausanne，EPGL)的研究人员并指出，这种新一代半导体材料具备能隙(bandgap)的特性也打败石墨烯(graphene)。

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有一种新开发的半导体材料辉钼矿(molybdenite，MoS2)，其功耗据说仅有硅材料的十万分之一，又能用以制作出尺寸更小的晶体管。瑞士洛桑理工学院(Ecole Polytechnique Federale de Lausanne，EPGL)的研究人员并指出，这种新一代半导体材料具备能隙(bandgap)的特性也打败石墨烯(graphene)。

EPGL指出，辉钼矿是一种矿藏丰富的材料，已经运用在钢铁合金以及做为润滑油的添加剂；但该校的纳米电子与结构实验室(Laboratory of Nanoscale Electronics and Structures，LANES)是首创开发采用该种材料的半导体组件。EPGL教授Andras Kis表示：“它具有可制作出超小晶体管、LED与太阳能电池的十足潜力。”

根据Kis的说法，与属于三维结晶体的硅大不同，辉钼矿有一种主要的特性，也就是本身为二维材料，能制作出厚度仅6.5埃(angstrom，十分之一纳米)的薄膜，而且制造方法相对容易；其电子迁移率则与2纳米厚度的硅材料层相当。

此外，不同于零能隙的石墨烯，辉钼矿具备1.8电子伏特(electron-volts)的能隙，介于砷化镓(gallium arsenide，能隙1.4电子伏特)与氮化镓(gallium nitride，能隙3.4电子伏特)之间，也意味着可用该种材料制作出能同时具备电子与光学功能的芯片。

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图中所示为采用辉钼矿材料做为通道的超低功耗场效晶体管(FET)；在绝缘上覆硅(SOI)基板上采用高介电(HfO2)氧化闸极