6月12日消息，據(jù)媒體報道，美國賓夕法尼亞州立大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)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(chǔ)。

該計算機基于互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)技術(shù)，但關(guān)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(xué)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(xué)氣相沉積(MOCVD)技術(shù)，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(shè)定了n型和p型晶體管的閾值電壓，從而構(gòu)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(dá)25千赫的頻率下執(zhí)行基本邏輯運算。

雖然當(dāng)前工作頻率低于傳統(tǒng)硅基CMOS電路，但它已能完成基礎(chǔ)計算任務(wù)。團隊還開發(fā)了計算模型，利用實驗數(shù)據(jù)校準(zhǔn)并考慮器件差異性，預(yù)測二維計算機性能，并通過基準(zhǔn)測試與先進(jìn)硅技術(shù)進(jìn)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(xué)領(lǐng)域的重要里程碑。它不僅為下一代電子設(shè)備提供了全新的材料選項，也為未來芯片設(shè)計開辟了新方向。