6月12日消息，據(jù)媒體報道，美國賓夕法尼亞州立大學領導的研究團隊首次利用二維材料成功制造出一臺可執(zhí)行簡單操作的計算機。這一突破為開發(fā)更薄、更快、更節(jié)能的電子產(chǎn)品奠定了重要基礎。

該計算機基于互補金屬氧化物半導體(CMOS)技術，但關鍵創(chuàng)新在于摒棄了傳統(tǒng)硅材料，轉(zhuǎn)而采用兩種二維材料：用于n型晶體管的二硫化鉬和用于p型晶體管的二硒化鎢。

這兩種材料僅有一個原子層厚度，卻能在如此微小尺度下保持優(yōu)異的電學性能，這是硅材料難以企及的優(yōu)勢。

研究團隊采用金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)技術，生長出大面積二硫化鉬和二硒化鎢薄膜，并分別制造了超過1000個n型和p型晶體管。

通過精密工藝調(diào)控，團隊成功設定了n型和p型晶體管的閾值電壓，從而構建出功能完整的CMOS邏輯電路。

這臺二維CMOS計算機屬于“單指令集計算機”，可在低電源電壓下以超低功耗運行，并能在高達25千赫的頻率下執(zhí)行基本邏輯運算。

雖然當前工作頻率低于傳統(tǒng)硅基CMOS電路，但它已能完成基礎計算任務。團隊還開發(fā)了計算模型，利用實驗數(shù)據(jù)校準并考慮器件差異性，預測二維計算機性能，并通過基準測試與先進硅技術進行了對比。

研究人員指出，盡管仍有優(yōu)化空間，但這項成果已是二維材料電子學領域的重要里程碑。它不僅為下一代電子設備提供了全新的材料選項，也為未來芯片設計開辟了新方向。