将硅与二维材料混合用于新型节能半导体技术

纳米电子学处理的是极小的电子元件——晶体管、传感器和可以放在针尖上的电路。这项技术通过计算机、智能手机和医疗工具等设备为我们的日常生活提供动力

为了提高这些设备的效率和功率，科学家们正在寻找替代材料来取代标准的硅基半导体

布法罗大学领导的一项研究发表在《ACS Nano》杂志上，探讨了将二维材料与硅混合如何实现这一目标。这篇文章提出了一种更好的注入和传输电荷的方法，这一进步展示了2D材料在推进未来半导体技术方面的巨大潜力

“我们的工作研究了新兴的二维材料如何与现有的硅技术相结合，以增强功能和提高性能，为节能纳米电子学铺平道路，”该研究的主要作者、电气工程系副教授李华民博士说。

”更复杂的器件，如三端晶体管，可以从我们的发现中受益，实现增强的功能和性能。

材料设计与创新系助理教授姚飞博士是该研究的共同主要作者

“作为科学家，我们希望将组件做得更小，这样它们就可以在更小的空间内做更多的工作，”她说。“这将使我们能够创造更强大、更紧凑的先进技术。”

李和姚与合著者、电气工程系教授Vasili Perebeinos博士合作。这三人都是乌兰巴托先进半导体技术中心的成员，该中心是一个跨学科研究中心，致力于开发尖端微电子解决方案，同时为半导体行业培养下一代领导者

其他研究合著者，其中许多是二维材料、物理和纳米电子学专家，在中国、韩国、奥地利和意大利工作

在这项研究中，该团队证明，使用薄的2D材料，如半导体二硫化钼（MoS2），与硅结合，可以制造出高效的电子器件，对电荷的注入和传输方式有很好的控制。尽管MoS2的厚度不到一纳米，但金属和硅之间的2D材料的存在可以改变电流电荷的流动方式

“无论2D材料的具体性能如何，都会发生这种情况。因此，无论你使用半导体MoS2、半金属石墨烯还是绝缘体h-BN（六方氮化硼），它们在电荷注入中都可以发挥不同的作用，但在电荷收集方面的行为都是相似的。本质上，在这种特殊条件下，2D材料的行为几乎就像它是不可见的或对收集电荷没有电阻一样。”

李说，虽然将2D材料与硅集成是下一代电子产品的一条有前景的道路，但仍然存在重大挑战，特别是在理解和工程化2D材料与3D材料相遇的电荷传输方面

“我们的研究为2D/3D界面的能带结构和电荷输运机制提供了关键的见解，特别是当2D材料缩小到单层时，”他说。“随着时间的推移，这项研究可以激发新的2D材料和设备概念的发展，最终为日常使用带来更高效、更强大的电子设备。”