【大纪元2022年08月24日讯】（大纪元记者袁世钢台湾台北报导）半导体产业遵循着“摩尔定律”发展半世纪，已逼近硅材料的物理极限，三维材料制成的元件小于5奈米时，就会因漏电、过热而无法操控；虽然新的二维材料可制成能谷电子元件，但须以光操控相当困难。清大研究团队发现一项可电控材料，有望让半导体达到0.6奈米。
清华大学电机系暨光电所副教授刘昌桦表示，半导体工业循着晶片每2年电晶体增加一倍、18个月效能增加一倍的“摩尔定律”发展约半个世纪，但在不断缩小半导体元件体积的需求下，已逼近硅等三维材料的物理极限，因此二维的过渡金属“二硫族化合物”被视为发展可提升运算能力、增加储存空间的“能谷电子元件”的理想材料。
不过，刘昌桦指出，学术界目前只能利用光来操控“能谷元件”，这对半导体产业来说相当困难。但他的研究团队发现了新的二维磁性材料（Fe3GeTe2），并与二维绝缘体“六方氮化硼”结合，开发出新的半导体元件，可使用电来操控；且Fe3GeTe2与传统半导体长晶的方式不同，可与不同特性的材料组合，“就像玩乐高一样可任意堆叠”。
研究团队中的清大物理系教授郑弘泰解释，目前常见的三维材料缩小的5奈米时性质就会改变，会产生漏电、过热等情形，使半导体变成导体与绝缘体而无法操控；1奈米的厚度大约是10层原子，而新的二维材料本身的厚度就只有3层原子，最小可在0.6奈米的体积下维持物理特性，资料储存量粗估是1奈米的10倍。
刘昌桦强调，这项研究是学界首次将二维铁磁性材料应用在能谷电子元件和磁光电元件上，为未来量子元件发展奠定基础，但若要技转至业界，仍需克服材料大量生长、讯号传输及侦测的问题，预估还需要5至10年才能应用。◇
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