盖世汽车讯 硅基微电子技术推动了数字革命，但其性能和效率正逐渐触及由硅自身基本特性所决定的极限。“二维”材料是延续算力增长趋势的有力候选者：这类材料仅有一个原子厚，即便在硅材料面临严峻的微缩挑战时，仍能保持卓越的电子性能。然而，赋予二维材料这一优势的结构特征，同时也增加了将其制成实用器件的难度。
据外媒报道，伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校（University of Illinois Urbana-Champaign）格兰杰工程学院（Grainger College of Engineering）材料科学与工程系教授Qing Cao发现了一种出人意料的解决方案——利用煤制纳米颗粒。
图片来源：伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校
Cao与美国能源部国家能源技术实验室（NETL）合作，发现了一种源自烟煤的碳纳米点——即宽度为1至5纳米、厚度仅为单原子层的类石墨烯颗粒——并将其用作原子尺度的界面粘合剂。
这些碳纳米点能够促进与石墨烯、二硫化钼等二维材料的结合，且不会与二维导电通道发生杂化，从而形成洁净的界面，并支持超薄且热稳定性良好的介电层生长。
Cao表示：“由二维材料制成的器件极具吸引力，因为它们能够持续微缩至硅材料开始面临严峻性能挑战的尺寸范围。然而，由于缺乏三维化学结构，很难直接在二维材料表面生长晶体管运行所需的绝缘介电层。这是一个由来已久的瓶颈问题，而我们从一个意想不到的来源找到了解决方案：由加工煤制成的碳纳米点。它们可作为底涂层，在二维材料上生长出高质量的薄介电层并保持界面洁净，这是制造晶体管的关键一步。”
Cao及其研究团队在期刊《自然-通讯》（Nature Communications）上报告称，其研发的介电层性能优于IEEE《国际器件与系统路线图》（IRDS）设定的行业目标：该介电层的等效氧化层厚度为0.6纳米，漏电流密度低于0.1毫安/平方厘米。
他们进一步展示了利用该方法制造的场效应晶体管和集成逻辑门可在约0.5伏的电压下工作；这一电压远低于当前先进硅基技术通常所需的0.6至0.8伏工作电压范围，从而降低了计算所需的能耗。
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