一支由韩国和日本组成的研究团队开发出了一种新的半导体材料，他们声称这种材料可以替代硅而应用于未来的电子产品中。8月7日的《科学》期刊上报道了这种新的晶体管，其管道内包含一种叫二碲化钼（MoTe2）的二维材料。
尽管硅十分重要，但所有科学家都在寻找硅的替代品，因为它有两个缺点：当硅涂层变到只剩一个或几个原子的厚度，它的电子属性就会衰退，而且它的间接能带隙使得它很难应用于光电工程中，Heejun Yang解释道，他是这个团队的带头人，是来自韩国水原市的成均馆大学的物理学家。
研究人员还在测试的一类叫metal dichacogenides晶体管的备选材料，包含二硫化钼和联硒化钨。但如何使这些材料和金属接触时有很好的导电性还是一个很大的问题。
二碲化钼早在1960年代就被合成出来了，但一直没有被重视是因为它不能以单纯的形式获得并利用于电子设备上。但随着去年Yang和他所在学校的同事提炼出一种纯度很高的二碲化钼并得到了令人惊喜的发现，转机出现了。“我当时在研究二碲化钼，我使用了一种叫拉曼光谱仪的设备，我发现每次观测所得的结果都是不一样的。我感到蛮沮丧的因为我完全不知道为什么。我们已经有一个固体，每次测量的拉曼光谱应该都是一样的才对。”Yang说。
A laser can both thin out a sample of molybdenum ditelluride, and change the top layer from semiconducting (2H) to metallic (1T’).
然后，研究人员很快就察觉到这是一种新的东西。在他的光谱实验中，Yang控制了光的波长和能量。“我们发现激光使温度局部上升到400摄氏度，因为碲原子是很容易就升华的，所以会对二碲化钼样本产生稀释的作用。”Yang说，“我发现不同的测量结果是由于样本因此产生的厚度变化以及不同的物相而产生的。”
他们从这个现中找到减少材料中的涂层数目方法。（但是因为底层搭载样本的材料，即硅，吸收了太多的热，所以样本无法形成单独的单层结构。）
研究人员还发现，激光的辐射除了稀释了样本之外，还会使材料出现两种物相：第一个相位，称为2H（即六角晶体），具有半导体性质，另一个相位，即1T'，有金属性质。而且，研究人员还发现二碲化钼样本中，2H表面的部分层体在激光脉冲下可以变成一个1T'的金属层。
这种晶体管的原型有一个大概2微米长的二碲化钼半导体通道。在通道的两端，半导体表层在激光辐射下会转变到金属相位。“一旦我们的材料变成金属状态，我们就可以放置金或者铝的接头，这对高速器件来说是非常好的。”Yang说。所以晶体管的电源和管道接头实际上并不是在通道材料之外，而是材料自身的一部分—一个十分新颖的二维晶体管设计。“这是首次用同样的二维材料来实现的金属-半导体接头”，Yang说。这种处于两种物相的所谓的同质结效率极高，电子可在其中迅速运动——大概是硅的10到50倍。
二碲化钼半导体材料的另一种优势是，它拥有与硅几乎一样的能带隙—1eV大概相当硅的1.1eV。这种相似性可能有助于二碲化钼晶体管在设计逻辑电路时替代硅晶体管。
Yang的下一步是要做出独层通道的晶体管原型。但用二碲化钼做出单层结构似乎并不那么容易。与剥离石墨就可以简单制造出单原子层石墨烯不同，二碲化钼必须要用另外的方案。“石墨烯层膜之间的相互作用非常弱。不幸的是，二碲化钼之间的相互作用是很大的。我的学生还是过用‘刻’的方法，但还是得不到单层。”
不过，在所有二维半导体中，二碲化钼是值得花更大努力去研究的。“与其他二维半导体相比，如此低的能带隙是值得让人期待的。”Yang说。
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