美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校研究人員開發(fā)出一種全新的二維半導(dǎo)體，這是一種由砷化銦制造的“量子膜”，具有帶狀結(jié)構(gòu)，只需簡單地減小尺寸就能從塊狀三維材料轉(zhuǎn)變?yōu)槎�維材料。相關(guān)論文發(fā)表在近期出版的《納米快報(bào)》上。

當(dāng)半導(dǎo)體材料的尺寸小到納米級(jí)，它們在電學(xué)和光學(xué)方面的性質(zhì)就會(huì)發(fā)生極大改變，產(chǎn)生量子限制效應(yīng)，由此人們可以制造出被稱為量子膜的二維晶體管。量子膜約為10納米或更少，其運(yùn)行基本上被限制在一個(gè)二維空間中。由于這種獨(dú)特的性質(zhì)，它們能在高度專業(yè)化的量子光學(xué)與電子應(yīng)用領(lǐng)域大展所長。

目前二維半導(dǎo)體方面的研究大部分要用到石墨烯類的材料。加州大學(xué)伯克利分校的阿里·杰維帶領(lǐng)的研究小組通過另一種途徑制造出了砷化銦“量子膜”。而且新量子膜可以作為一種無需襯底的獨(dú)立材料，能和各種襯底結(jié)合，而以往其他同類材料只能用于一種襯底。

他們先在銻化鎵（GaSb）和銻化鋁鎵（AlGaSb）襯底上生長出了砷化銦，將它置于頂層并設(shè)計(jì)成任何想要的樣子，然后將底層腐蝕掉，把剩下的砷化銦層移到任何需要的襯底上，制成了最終產(chǎn)品。

為了測試產(chǎn)品的效果，研究小組把不同厚度（5納米到50納米）的砷化銦量子膜轉(zhuǎn)印到透明襯底上，對(duì)其進(jìn)行光吸收實(shí)驗(yàn)，他們能直接觀察到量子化的亞帶，并繪制出了每個(gè)亞帶的光學(xué)性質(zhì)。在測試它們的電學(xué)性質(zhì)過程中，研究小組還觀察到明顯的量子限制效應(yīng)，電子移動(dòng)與傳統(tǒng)的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOSFET）截然不同。

研究人員表示，該研究不僅給半導(dǎo)體家族增添了一種新材料，也有助于人們理解結(jié)構(gòu)限制性材料的原理，帶來更多的特殊材料，在二維物理基礎(chǔ)設(shè)備研究方面邁出了重要一步。