美用一个分子厚的二硫化钼造出复杂电路

二维材料有望在电子材料和器件领域获广泛应用

发布时间： 2012-08-25  |   作者：陈丹

    中国科技网讯 只有一个原子厚的石墨烯是电子元件制造业的“宠儿”，现在，科学家又扩编了超薄二维材料的队伍。据物理学家组织网8月24日（北京时间）报道，美国麻省理工学院的研究团队用只有一个分子厚的二硫化钼（MoS2）制造出了复杂电路。这项发表于本月《纳米快报》杂志的最新成果打开了通往一个全新的电子材料和器件领域的大门，有助于拓展二维材料在多方面的应用，并将推动一系列全新产品问世。

    二硫化钼作为工业润滑剂已被使用几十年，但直到去年，它的二维形式才首次受到关注，瑞士洛桑联邦理工学院的科学家用它制作了一个晶体管。麻省理工学院的研究人员迅速跟进，他们用机械方法生产出二硫化钼小薄片，用其制造出了多种基本的电子设备：一个逆变器、一个与非门、一个存储装置，以及一个被称为环形振荡器的相对复杂电路。

    与同为二维形式的石墨烯相比，二硫化钼具有与生俱来的优势。研制石墨烯电路存在一个技术瓶颈，那就是石墨烯没有带隙，而这是其能否用于制造晶体管的关键属性。论文作者、麻省理工学院电气工程和计算机科学系研究生王晗（音译）解释说，没有带隙意味着用石墨烯制成的开关只能打开而不能关闭，因此无法进行数字逻辑运算。为此，科学家需要对石墨烯进行严格修改，为其创建带隙，但天生拥有带隙的二硫化钼就不存在这个问题。

    麻省理工学院电气工程和计算机科学系副教授托马斯·帕拉西奥斯说，新材料的一个潜在应用是制造大屏幕显示器，如电视机和电脑显示器。由于二维二硫化钼仅有一个分子厚，不同于传统晶体管所用的硅，只需使用少量材料便可制造出大块屏幕，在降低成本和重量的同时，还能提高能效。

    二维二硫化钼未来还可催生很多全新的设备，比如，可将它与其他二维材料结合，制造一整面会发光的墙，与灯泡发出的点光源相比，光线更柔和；用其制造手机的天线和其他电路，灵敏度更高，能耗更少，甚至可被织入衣物中穿戴起来。此外，这种材料薄且完全透明，可沉积于几乎所有其他材料之上，因此可用它来制造显示器并内置于眼镜、家庭或办公室的窗户中。

    美国加州大学伯克利分校电气工程和计算机科学系副教授阿里·杰维说，分层材料是“一类极有潜力的未来电子材料”，这项研究是向分层半导体领域推进的重要一步。（记者 陈丹）

    总编辑圈点

    满足未来需求的新材料是什么？现在很多人把宝压在了石墨烯上，希望它成为硅的替代品来制造未来的超级计算机。但这项研究却用二硫化钼制造出了逆变器、逻辑元件、存储和显示装置、复杂电路等计算机所需的器件。研究者试图告诉我们：未来新材料的答案并不唯一，石墨烯、二硫化钼都不一定是技术发展的最终选择；同时，研究新材料也并非一定要在“新”上做文章，寻找已有材料的新特性也是可能的研究途径。说不定，答案就在我们手边。