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原子伞：二维量子材料的第一层保护层

2024-03-04 10:53:48 生活来源：

导读随着硅基计算机芯片在寻求更快、更小的设计方面接近其物理极限，寻找在原子尺度上保持功能的替代材料是科学面临的最大挑战之一。在一项突破...

随着硅基计算机芯片在寻求更快、更小的设计方面接近其物理极限，寻找在原子尺度上保持功能的替代材料是科学面临的最大挑战之一。

在一项突破性的开发中，维尔茨堡-德累斯顿卓越集群的研究人员设计了一种保护膜，可以保护只有一个原子厚的量子半导体层免受环境影响，而不会影响其革命性的量子特性。这使得这些精致的原子层在超薄电子元件中的应用成为现实。研究结果发表在《自然通讯》杂志上。

二维量子材料代替硅

随着晶体管(其基本元件)尺寸缩小到越来越小、越来越紧凑，创造速度越来越快、功能越来越强大的计算机芯片的竞赛仍在继续。几年后，这些晶体管将仅测量几个原子的宽度，届时，当前使用的硅技术的小型化将达到其物理极限。因此，寻求具有全新性能的替代材料对于未来的技术进步至关重要。

2021 年，来自维尔茨堡大学和德累斯顿工业大学的卓越集群 ct.qmat(量子物质的复杂性和拓扑)的科学家们取得了一项重大发现：诸如茚烯之类的拓扑量子材料，它为超快、节能电子产品带来了巨大的希望。由此产生的极薄量子半导体由单个原子层(在茚烯的情况下为铟原子)组成，并充当拓扑绝缘体，沿其边缘几乎没有电阻地导电。

“生产这样的单原子层需要复杂的真空设备和特定的基材材料。要在电子元件中使用这种二维材料，需要将其从真空环境中移出。然而，暴露在空气中，即使是短暂的暴露，也会导致氧化，破坏了其革命性的特性并使其变得无用，”实验物理学家、ct.qmat 维尔茨堡发言人 Ralph Claessen 教授解释道。

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