美首次研制出稳定的单原子层锗
2013-04-17
机床与液压 2013年8期
60年前,锗被用来做成了第一块晶体管,但随后被硅取代,现在,美国科学家首次成功制造出了单原子厚度的锗——单锗,其电子迁移率是硅的10倍,因而有望取代硅用于制造更好的晶体管。研究发表在美国化学会《纳米》杂志上。
在自然界中,锗很容易形成多层晶体,其中的每个原子层紧紧依附在一起,这就使单原子层锗的性能不稳定。为了解决这个问题,戈德伯格团队首先制造出了多层的锗晶体,并在每层之间挤入了一些钙原子,接着用水将钙溶解,并用氢原子填满留下的化学键,最后剥下了单层锗。
填充了氢原子的单锗的化学稳定性比传统硅要好。而且,单锗拥有“直接带隙”,这意味着它很容易吸收或释放光;而传统的硅和锗则拥有间接带隙,很难吸收或者释放光,这就使得单锗能在光电子学领域大有作为。
科学家们的计算表明,单锗的电子迁移率是硅的10倍、传统锗的5倍,因此有望用于制造高能计算机芯片。戈德伯格说:“高电子迁移率非常重要,只有用迁移率更高的材料才能制造出运行速度更快的计算机芯片。当晶体管变得更小,也需要使用迁移率更高的材料,否则晶体管会‘罢工’。”