石墨烯原子裝甲　高速電子裝置的量子飛躍

編譯／高晟鈞

隨著電晶體管尺寸愈來愈小，功能越發強大的電腦晶片開發競賽仍在持續中。或許幾年後，這些電晶體將只有幾個原子的厚度；屆時，現在所使用的矽基材料將面臨其物理極限，因此，開發具有全新性能的替代材料對於未來技術的進步至關重要。

早在2021年，維爾茨堡大學和德累斯頓工業大學的研究團隊便預言：諸如銦原子之類的拓撲量子材料，它能被用於聲成超快、節能方面具有廣闊前景的電子產品。

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銦原子量子半導體

儘管銦原子所聲成的單原子極薄量子半導體，可以充當拓樸絕緣體，並表現出非凡的性能，然而，生產這樣的單原子層需要複雜的真空設備和特定的基材，此外為了在電子元件中使用這種二維材料，需要將其從真空環境中移出。可惜的是，當其暴露在空氣中，即使是短暫的也會導致氧化，破壞其革命性的特性。

成功

近日，研究團隊成功使用先進的超高真空設備，並加熱碳化矽作為銦原子的基材。碳化矽由矽和碳原子組成，加熱會導致碳原子從表面分離並形成石墨烯；緊接著，研究團隊會氣相沉積銦原子，其浸入保護性石墨烯層和碳化矽基底之間，藉此石墨烯將形成一個「原子裝甲」，免受空氣氧化。

這也是首次在全球範圍內實現為二維量子半導體材料製作了功能性保護層，同時又不影響其的量子特性的成果。在進行測試後，研究團隊發現此半導體具有優秀的抗氧化與抗腐蝕能力，有些樣品甚至可以暴露在水中而不會受到任何影響。

這項突破為涉及高敏感半導體原子層的應用鋪平了道路，並為超薄電子元件的製造奠定了基礎，使其免受空氣或其他化學環境的影響。

資料來源:ScITechDaily

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