科技日報記者?劉霞

據(jù)美國趣味科學網(wǎng)站16日報道，來自美國麻省理工學院、美國陸軍作戰(zhàn)能力發(fā)展司令部（DEVCOM）陸軍研究實驗室和加拿大渥太華大學等機構(gòu)的科學家，利用名為三元石英的晶體材料，成功研制出一種新型超薄晶體薄膜半導體。薄膜厚度僅100納米，約為人頭發(fā)絲直徑的千分之一。其中電子的遷移速度創(chuàng)下新紀錄，約為傳統(tǒng)半導體的7倍。這一成果有助科學家研制新型高效電子設備。相關(guān)論文發(fā)表于《今日材料物理學》雜志。

薄膜半導體微觀晶體結(jié)構(gòu)圖。
圖片來源：美國趣味科學網(wǎng)站

研究論文通訊作者、麻省理工學院的賈加迪什·穆德拉指出，他們通過分子束外延過程制造出了這款薄膜半導體。該過程需要精確控制分子束，逐個原子地構(gòu)建材料，這樣獲得的材料瑕疵最小最少，從而實現(xiàn)更高的電子遷移率。

研究人員向這種薄膜半導體施加電流時，記錄到電子以10000平方厘米/伏秒的破紀錄速度遷移。相比之下，在標準硅半導體內(nèi)，電子的遷移速度通常約為1400平方厘米/伏秒；在傳統(tǒng)銅線中則更慢。

研究人員將這種薄膜半導體比作“不堵車的高速公路”，認為這有助于研制更高效、更可持續(xù)的電子設備，如自旋電子設備和可將廢熱轉(zhuǎn)化為電能的可穿戴熱電設備。

研究團隊指出，即使材料中最微小的瑕疵也會阻礙電子運動，從而影響電子遷移率。他們希望進一步改進制作過程，讓薄膜變得更纖薄，從而更好地應用于未來的自旋電子設備和可穿戴熱電設備。

總編輯圈點：

薄膜半導體由于具有高電子遷移率、可調(diào)控的能帶結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的光電性能等，在電子器件、光電器件等領域具有廣泛的應用前景。人們對薄膜半導體的研究早在20世紀50年代就已開始，迄今已非常成熟。但隨著納米技術(shù)和柔性電子技術(shù)的大幅進步，以及類似本文中電子遷移率刷新的成果出現(xiàn)，薄膜半導體將迎來質(zhì)的飛躍。