Only Perception: 第一個輝鉬礦（MoS2）微晶片

2011-12-30

第一個輝鉬礦（MoS2）微晶片

First molybdenite microchip
http://www.physorg.com/news/2011-12-molybdenite-microchip.html

By Sarah Perrin, December 5, 2011

(PhysOrg.com) -- 輝鉬礦（Molybdenite），一種新的且非常有前途的材料，可超越矽的物理極限。EPFL 科學家製造出第一個輝鉬礦微晶片（上面有更小且更節能的電晶體）藉此證明這件事。

在揭露輝鉬礦的電氣優勢之後，EPFL 研究者現在採取決定性的下一步。奈米級電子與結構實驗室（LANES）製造出一款晶片，或積體電路，證明輝鉬礦就微型化、電力消耗以及機械彈性（mechanical flexibility）而論，超越矽的物理極限。

"我們打造出一個初步原型，把二到六個序列電晶體（serial transistors）就定位，並證明進行基本的二進位邏輯操作，那證明我們可製造更大型的晶片，" LANES 主任 Andras Kis 表示，其最近就此主題在科學期刊 ACS Nano 上發表了二篇文章。

在 2011 年初，該實驗室揭露二硫化鉬（molybdenum disulfide，MoS2）的潛力，一種相對豐富、天然產生的礦物。其結構與半導電特性使得它成為用於電晶體的理想材料。它因而能直接與矽（電子產品中最常用的成份）競爭，而且在某些方面上可與石墨烯相抗衡。

三個原子厚

"MoS2 的主要優勢在於，它允許我們減少電晶體的大小，且因此能更進一步將之微型化，" Kis 解釋。到目前為止仍不可能製造出厚度少於 2 奈米的矽層，因為得冒著引發化學反應導致表面氧化進而影響其電子特性的風險。

在另一方面，輝鉬礦可以被加工到只有 3 個原子厚，這能夠製造出至少縮小三倍的晶片。在此規模下，這種材料仍非常穩定且傳導性也很容易控制。

不貪心

MoS2 電晶體也更有效率。"它們能更快速地被開啟與關閉，而且能進入更完全的待機模式，" Kis 解釋。

就擴大電子訊號的能力而論，輝鉬礦與矽不相上下，其輸出訊號比輸入訊號強四倍。這證明那 "非常有可能具有創造更複雜晶片的潛力，" Kis 說。"舉例來說，譬如石墨烯，這種增幅（amplitude）大約 1。低於此閾值，輸出電壓將不足以饋送給第二個、類似的晶片。"

內建彈性

輝鉬礦所具有的機械特性也使得它受到關注，有可能成為一種用於彈性電子裝置（例如最終出現在彈性薄層晶片設計中的那種）中的材料。例如，這些能被用在製造可捲曲的電腦或是能夠貼在皮膚上的裝置。

※ 相關報導：

＊ Integrated Circuits and Logic Operations Based on Single-Layer MoS2
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nn203715c