一種為高速電子器件提供更好材料的稀有元素

普渡大學的研究人員Wenzhuo Wu和Peide Ye最近發現了一種在溶液中製造的二維材料碲，它有助於更快地製造高速電子器件。圖片來源：普渡大學。

普渡大學的研究人員發現了一種新的二維材料，來自稀有元素碲，使晶體管在計算機晶元中能更好地傳輸電流。

這一發現增加了一系列極為稀薄的二維材料，工程師們曾試圖使用這些材料來提高晶元晶體管的運行速度，這就使得信息能夠在電子設備如手機和計算機和國防技術中得到更快的處理就比如紅外感測器。

其他二維材料，如石墨烯、黑磷和硅烷，在室溫下缺乏穩定性，或者對於高速器件的納米製造有效晶體管需要可行的生產方法。

「所有的晶體管都需要發送一個大電流，這就轉化為高速電子器件，」普度大學電氣和計算機工程的Richard J.和Mary Jo Schwartz教授說。目前構成晶體管的一維導線具有非常小的截面。但是一個二維材料，就像一張紙，可以在更大的表面上傳送電流。

碲是一種二維薄膜研究者，在碲元素中發現了一種穩定的片狀晶體管結構，它具有更快的移動，「載流子」意味著電子和它們留下的空穴。儘管碲的稀有性，碲的質子會使二維材料製成的晶體管更容易在更大的範圍內產生。研究人員在《自然電子學Nature Electronics》雜誌中詳述了他們的發現。

由稀有元素碲衍生的少量二維碲，可以使計算機晶元晶體管更具伸縮性和效率。圖片來源：普渡大學。

「儘管碲在地球地殼上並不豐富，但我們只需要一點點就能通過溶液法合成。在同一批次中，我們有很高的二維碲材料的生產效率，」普度大學工業工程學院助理教授Wenzhuo Wu說。「你只需放大保存解決方案的容器，那麼生產力就很高。」

由於電子器件通常在室溫下使用，因此在這種溫度下自然穩定的碲晶體管比其他需要真空室或低工作溫度的二維材料更實用和更具成本效益，以實現類似的穩定性和性能。

碲的較大晶體薄片也意味著片狀物與電子運動之間的障礙較小，而其他二維材料的數量越多，薄片越小。

「室溫下的高載流子遷移率意味著更實際的應用，」Ye說。更快的電子和空穴會導致晶元上的電流增加。

研究人員預計，由於碲可以在沒有任何其他物質的幫助下自行生長，這種材料可能會在計算機晶元晶體管之外的其他應用中得到應用，例如將機械振動或熱轉換為電能的柔性印刷設備。

「碲是一種多功能材料，普渡大學是這個新材料的誕生地，」Wu說。「在我們看來，這更接近於具有實用性質的可控性質的二維材料的可擴展生產。」

來源：https://phys.org/news/2018-05-rare-element-material-high-speed-electronics.html

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