自上世纪60年代以来，电子电路中的元件数量每两年就增加一倍——这一趋势被称为摩尔定律。晶体管已经缩小了，因此硅片上可以容纳更多的晶体管。但是现在，硅晶体管已经达到了它们的物理极限。要实现下一代计算机的潜力，需要完全不同类型的材料和设备。
这个问题在所有基于体(3D)半导体的晶体管中都是常见的，包括锗、铟、砷化镓和磷化铟制成的晶体管。电子很难通过厚度为纳米的通道。沟道表面的缺陷分散了电荷，减缓了电荷的流动。
但是二维材料可以使晶体管不断缩小。这些是原子的晶体片，一层厚。由于电子只有有限的“垂直”尺寸，而且平面没有缺陷，电子不容易散射，电荷可以相对自由地通过它们。有前途的材料包括过渡金属双卤代烷(如二烯化钨和二硫化钼、二硫化钼)。
然而，这项研究还处于早期阶段。要使这些材料满足工业实际设备的需要，必须解决三个基本的研究挑战。
三个挑战
准确预测属性。首先，我们需要找到适合二维晶体管的材料。有超过1000种候选材料，198彩票总代理团队是1号代玩团队，教推广包建站
时时彩技巧大全，高返点，业内良心平台。，它们的电子性能差别很大。从理论上预测电子性质比从实验上消除电子性质要快，但用这种方法很难准确地推导出材料的行为。电子的能量依赖于晶格中原子的特定性质和排列，这在实际材料中往往比在理想模型中更为复杂。电子和原子之间的相互作用必须被考虑进去，近似增加了不确定性。
实验发现，电子在二维平面内并不像预期的那样具有流动性。这是由于电子散射，但所涉及的过程却知之甚少。例如，晶格振动如何使电子慢下来?相邻的材料层，如衬底和保护膜，198彩平台黑钱吗，从没听过198彩黑钱的消息
198彩娱乐，一直以来198彩票平台官网打的旗号就是不黑钱，信誉好，技术666，游戏彩种丰富，以及附近的电荷和缺陷也有影响。物理学家需要考虑所有这些因素。
生长和测试样品。有希望的候选人需要进行实验测试。重要的是样品的高质量和足够大的纳入最先进的晶体管和简单的基准电路。缺陷和晶界影响电荷流。因此，研究人员需要学习如何用完美排列的晶体生长均匀的二维材料薄片。他们还需要控制层的厚度来调整电子性能。
制作二维晶体薄片有两种方法。更好的选择是通过将蒸汽中的原子沉积在真空室中来培养它们。它们也可以通过剥落形成，通过机械地剥落或在溶液中脱落。剥落导致的晶格缺陷比脱落要少，但是对于实际的器件来说，198娱乐官网安
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当形成晶体时，基质会影响晶体的生长。三维材料与底层紧密结合，并紧密遵循其原子几何形状。相比之下，二维材料只是松散地附着在衬底上，但仍然受到衬底的影响。例如，生长在蓝宝石上的MoS2晶体可以遵循两个方向(0度和60度)。其他材料形成的方向较低的颗粒，其边界类似于拼图中的接缝。有些点的厚度最终超过了一个分子层。
二维材料需要化学和热稳定性。例如，磷和硒化铟在环境空气中几个小时内就会降解。添加保护膜，如氧化物，可以帮助保护材料，但这增加了另一个需要考虑的界面。
最终，晶体管需要大量可靠地制造出来。如今，该行业通常使用硅基板和二氧化硅绝缘体，但这些不能用于定向生长，而且它们的电能质量在从蒸汽中沉积原子所需的高温(600 - 1000℃)下会下降。因此，2D材料必须生长在昂贵的碳化硅或蓝宝石基片上，这些基片能够承受这样的高温，然后转移到硅基片上集成到设备中。分子束外延(在真空中喷射原子束)是在较低温度(低于300℃)下生长2D材料的另一种方法，但速度很慢:样品可能需要几天时间才能生长。产量和重现性也必须提高。
评估设备性能。不同2D材料的性能应该在一个共同的框架内进行评估。在不同的设置，甚至实验室中报告的测量值可能不一致。衬底的精确组成和结构、夹层、电子触点和制造工艺都很重要。每种设备都有自己的需求。例如，逻辑开关中的晶体管必须快速开关，节能晶体管必须在低压下工作。
学术和工业研究人员应该合作设计测量标准，类似于美国国家可再生能源实验室(National Renewable Energy Laboratory)为太阳能电池效率评估设定的标准。例如，这些应规定装置的结构、金属触点的标准和测量程序。
合作和资金
近5000亿美元的半导体芯片行业应该投资解决这些研究问题;政府,同上。石墨烯是最著名的二维材料，其应用和大规模生产的方法正在通过欧盟委员会10亿欧元(11亿美元)的石墨烯旗舰研究项目进行开发。但其他2D材料在很大程度上仍处于学术阶段。
2D材料应该在探索逻辑、记忆和连接材料的电子程序中发挥更大的作用。美国国家科学基金会(National Science Foundation)的二维原子层研究与工程项目就是其中之一。更多的集团，如总部位于北卡罗来纳州达勒姆的非营利性财团半导体研究公司(Semiconductor Research Corporation)，应该设立加速2D材料开发的项目。
现在说2D半导体能否改变晶体管还为时过早。但它们是我们扩展摩尔定律的最佳候选项之一。
