原子置换技术在单层超薄薄膜中构建晶体管关键部件

韩国研究人员通过置换超薄材料中的特定原子，制成了可工作的晶体管，将关键部件构建在同一层薄膜内，而非将不同材料的独立层组装在一起。

韩国基础科学研究院团队在《科学》杂志上报告了这项研究。晶体管是电子电路中的微型开关，需要半导体、绝缘层和电接触。对于原子级厚度的材料，将这些部件整合起来尤其困难：涂层可能不均匀，连接金属接触时还可能损伤表面或阻碍电流。

研究人员从一层含钨和硒的薄膜入手。在保持钨原子不动的情况下，他们置换了特定的硒原子，形成绝缘区域、另一种半导体和高导电性接触层。他们逐个原子层控制这些变化，每层厚约0.7纳米，不到十亿分之一米。

测试中，所制成晶体管的电压只需变化61.3毫伏，电流就会变化十倍，接近传统晶体管在室温下约60毫伏的理论最低值。团队还将两种类型的晶体管堆叠，构建了一个可在1伏电压下运行的基本信号反相电路。

这种方法有望简化更小、功耗更低的电子器件的制造。不过，要实现规模化应用，研究人员还必须证明，这种原子置换能够在芯片生产所用的大面积表面上均匀、可靠地进行。