美國大學研究非矽二維材料電腦 有助於造出更薄更節能電子產品

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美國賓州州立大學領導的研究團隊首次利用二維材料成功製造出一台可執行簡單操作的電腦。這項突破為開發更薄、更高效、更節能的電子產品奠定了重要基礎。該電腦基於互補金屬氧化物半導體（CMOS）技術，但關鍵創新在於拋棄了傳統矽材料，轉而採用兩種二維材料：用於n型電晶體的二硫化鉬和用於p型電晶體的二硒化鎢。

兩種材料只有一個原子層厚度，卻能在如此微小尺度下保持優異的電學性能，這是矽材料難以企及的優勢。

研究團隊採用金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）技術，生長出大面積二硫化鉬和二硒化鎢薄膜，並分別製造了超過1000個n型和p型電晶體。

透過精密製程調控，團隊成功設定了n型和p型電晶體的閾值電壓，從而建構出一個功能完整的CMOS邏輯電路。

這台二維CMOS電腦屬於「單指令集」，可在低電源電壓下以超低功耗運行，並能在高達25千赫的頻率下執行基本邏輯運算。

雖然目前工作頻率低於傳統矽基CMOS電路，但它已能完成基礎運算任務。該團隊還開發了計算模型，利用實驗數據校準並考慮裝置差異性，預測二維電腦效能，並透過基準測試與先進矽技術進行了對比。

研究人員指出，儘管仍有很大的改進空間，但這項成果已是二維材料電子學領域的重要里程碑。它不僅為下一代電子設備提供了全新的材料選項，也為未來晶片設計開闢了新方向。