物理学家破译电子性质的工作，可能会改变晶体管材料

德克萨斯大学达拉斯物理学家已经出版审查材料能够利用下一代晶体管和电子电气性能的新发现。

助理教授物理和高中物理学生 Armin Khamoshi 风扇，张博士最近发表其研究过渡金属 dichalcogenides 或 TMDs，自然通讯 》 杂志。张是的共同通讯作者，和 Khamoshi 是联席牵头论文的作者之一，其中还包括在香港大学的科学和技术合作科学家。

近年来，科学家和工程师的兴趣也 TMDs 部分因为在很多方面与石墨烯，格子排列的碳原子一个原子厚，二维表有其优越性。因为它首次分离出在 2004 年，因为它的潜力，以取代传统的半导体晶体管，缩小他们甚至进一步研究了石墨烯。石墨烯是一种特殊的导体，其中电子移动方便，具有高流动性的材料。

张说:”它被认为石墨烯可用于晶体管，但在晶体管中，你需要能够打开和关闭切换电流，”。”与石墨烯，然而，目前不可能轻易关掉。”

超越石墨烯

他们寻找它的替代品，在科学家和工程师已转向 TMDs，也可制成薄，二维表或单分子层，只是几个分子厚。

Khamoshi 说:”TMDs 有东西没有石墨烯 — — 允许电子流的控制，电流要切换和关闭，能隙”。”这鸿沟使 TMDs 适合使用的晶体管。TMDs 也是很好的吸收剂的圆偏振光，因此他们可以使用在探测器。出于这些原因，这些材料已经成为非常通俗的主题的研究。

Khamoshi 说︰ 面临的挑战之一是优化并增加 TMD 材料，一个关键的因素，如果他们要开发用于晶体管，电子迁移率。

在他们最新的项目中，张和 Khamoshi 提供指导香港集团上 TMD 设备层由层施工和磁场来研究如何电子穿过该设备使用的理论工作。每个单层 TMD 是三个分子厚的和层被夹在两片硼氮化分子之间。

电子的行为控制这些材料的行为，”张说。”我们想要的高度流动的电子，但它的使用是非常具有挑战性。我们的合作者在香港取得重大进展朝着这一方向的设计大大增加电子迁移率的方法。”

研究小组发现，电子在 TMDs 的行为取决于是否使用 TMD 层奇数或偶数数目。

张说:”这层依赖行为是一个很惊人的发现，”。”没关系，而是你有多少层是否有奇数或偶数层。”

电子物理学

因为 TMD 材料操作单个原子和电子的规模，研究人员就会纳入其理论和观测量子物理学。与经典物理学，描述的大型对象，我们可以看到并触摸行为，不同量子物理学支配极小的粒子，包括电子的领域。

在日常用电设备的尺度，电子流过电线像一束粒子流。在量子世界中，然而，电子像波浪，和磁场存在下的二维材料的横向电导是不再像小溪一样 — — 它改变在离散步骤中，张说。这种现象被称为量子霍尔电导。

“量子化霍尔电导可能改变一步一步，或由两个步骤，等等的两个步骤，”他说。”我们发现，如果我们在我们的设备中使用偶数个 TMD 层，有 12 步量子电导。如果我们对它应用磁场够强，它将改变由六个步骤一次。

使用奇数层结合低磁场也造成 6 步量子霍尔电导 TMDs，但在更强的磁场，它成为了一种 3-3-一步步现象。

“量子霍尔电导我们预测和在我们调谐质量阻尼器中观察到的类型永远不会被发现在任何其他材料，”张说。”这些结果不仅破译 TMD 材料的内在特性而且也表明我们取得设备高电子迁移率。这给了我们希望，我们可以一天用 TMDs 晶体管。”