7 月 20 日消息，來自美國麻省理工學(xué)院、加拿大渥太華大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家，利用一種名為三元碲鉍礦（ternary tetradymite）的晶體材料研制出一種新型超薄晶體薄膜半導(dǎo)體。

據(jù)介紹，這種 " 薄膜 " 厚度僅 100 納米，其中電子的遷移速度約為傳統(tǒng)半導(dǎo)體的 7 倍從而創(chuàng)下新紀(jì)錄。這一成果有助科學(xué)家研發(fā)出新型高效電子設(shè)備。相關(guān)論文已經(jīng)發(fā)表于《今日材料物理學(xué)》雜志（附 DOI:10.1016/j.mtphys.2024.101486）。

據(jù)介紹，這種 " 薄膜 " 主要是通過 " 分子束外延技術(shù) " 精細(xì)控制分子束并 " 逐個(gè)原子 " 構(gòu)建而來的材料。這種工藝可以制造出幾乎沒有缺陷的材料，從而實(shí)現(xiàn)更高的電子遷移率（即電子在電場(chǎng)作用下穿過材料的難易程度）。

簡單來說，當(dāng)科學(xué)家向 " 薄膜 " 施加電流時(shí)，他們記錄到了電子以 10000 cm 2 /V-s 的速度發(fā)生移動(dòng)。相比之下，電子在 " 硅半導(dǎo)體 " 中的移動(dòng)速度約為 1400 cm 2 /V-s，而在傳統(tǒng)銅線中則要更慢。

這種超高的電子遷移率意味著更好的導(dǎo)電性。這反過來又為更高效、更強(qiáng)大的電子設(shè)備鋪平了道路，這些設(shè)備產(chǎn)生的熱量更少，浪費(fèi)的能量更少。

研究人員將這種 " 薄膜 " 的特性比喻成 " 不會(huì)堵車的高速公路 "，他們表示這種材料 " 對(duì)于更高效、更省電的電子設(shè)備至關(guān)重要，可以用更少的電力完成更多的工作 "。

科學(xué)家們表示，潛在的應(yīng)用包括將 " 廢熱 " 轉(zhuǎn)換成電能的可穿戴式熱電設(shè)備，以及利用電子自旋而不是電荷來處理信息的 " 自旋電子 " 設(shè)備。

科學(xué)家們通過將 " 薄膜 " 置于極寒磁場(chǎng)環(huán)境中來測(cè)量材料中的電子遷移率，然后通過對(duì)薄膜通電測(cè)量 " 量子振蕩 "。當(dāng)然，這種材料即使只有微小的缺陷也會(huì)影響電子遷移率，因此科學(xué)家們希望通過改進(jìn)薄膜的制備工藝來取得更好的結(jié)果。

麻省理工學(xué)院物理學(xué)家 Jagadeesh Moodera   表示：" 這表明，只要能夠適當(dāng)控制這些復(fù)雜系統(tǒng)，我們就可以實(shí)現(xiàn)巨大進(jìn)步。我們正朝著正確的方向前進(jìn)，我們將進(jìn)一步研究、不斷改進(jìn)這種材料，希望使其變得更薄，并用于未來的自旋電子學(xué)和可穿戴式熱電設(shè)備。"