二碲化鉬（MolybdenumDitelluride）：比二維硅更好

　　一支由韓國和日本組成的研究團隊開發出了一種新的半導體材料，他們聲稱這種材料可以替代硅而應用于未來的電子產品中。8月7日的《科學》期刊上報道了這種新的晶體管，其管道內包含一種叫二碲化鉬（MoTe2）的二維材料。

　　盡管硅十分重要，但所有科學家都在尋找硅的替代品，因為它有兩個缺點：當硅涂層變到只剩一個或幾個原子的厚度，它的電子屬性就會衰退，而且它的間接能帶隙使得它很難應用于光電工程中，Heejun Yang解釋道，他是這個團隊的帶頭人，是來自韓國水原市的成均館大學的物理學家。

　　研究人員還在測試的一類叫metal dichacogenides晶體管的備選材料，包含二硫化鉬和聯硒化鎢。但如何使這些材料和金屬接觸時有很好的導電性還是一個很大的問題。

　　二碲化鉬早在1960年代就被合成出來了，但一直沒有被重視是因為它不能以單純的形式獲得并利用于電子設備上。但隨著去年Yang和他所在學校的同事提煉出一種純度很高的二碲化鉬并得到了令人驚喜的發現，轉機出現了。“我當時在研究二碲化鉬，我使用了一種叫拉曼光譜儀的設備，我發現每次觀測所得的結果都是不一樣的。我感到蠻沮喪的因為我完全不知道為什么。我們已經有一個固體，每次測量的拉曼光譜應該都是一樣的才對。”Yang說。

A laser can both thin out a sample of molybdenum ditelluride, and change the top layer from semiconducting (2H) to metallic (1T’).

　　然后，研究人員很快就察覺到這是一種新的東西。在他的光譜實驗中，Yang控制了光的波長和能量。“我們發現激光使溫度局部上升到400攝氏度，因為碲原子是很容易就升華的，所以會對二碲化鉬樣本產生稀釋的作用。”Yang說，“我發現不同的測量結果是由于樣本因此產生的厚度變化以及不同的物相而產生的。”

　　他們從這個現中找到減少材料中的涂層數目方法。（但是因為底層搭載樣本的材料，即硅，吸收了太多的熱，所以樣本無法形成單獨的單層結構。）

　　研究人員還發現，激光的輻射除了稀釋了樣本之外，還會使材料出現兩種物相：第一個相位，稱為2H（即六角晶體），具有半導體性質，另一個相位，即1T'，有金屬性質。而且，研究人員還發現二碲化鉬樣本中，2H表面的部分層體在激光脈沖下可以變成一個1T'的金屬層。

　　這種晶體管的原型有一個大概2微米長的二碲化鉬半導體通道。在通道的兩端，半導體表層在激光輻射下會轉變到金屬相位。“一旦我們的材料變成金屬狀態，我們就可以放置金或者鋁的接頭，這對高速器件來說是非常好的。”Yang說。所以晶體管的電源和管道接頭實際上并不是在通道材料之外，而是材料自身的一部分—一個十分新穎的二維晶體管設計。“這是首次用同樣的二維材料來實現的金屬-半導體接頭”，Yang說。這種處于兩種物相的所謂的同質結效率極高，電子可在其中迅速運動——大概是硅的10到50倍。

　　二碲化鉬半導體材料的另一種優勢是，它擁有與硅幾乎一樣的能帶隙—1eV大概相當硅的1.1eV。這種相似性可能有助于二碲化鉬晶體管在設計邏輯電路時替代硅晶體管。

　　Yang的下一步是要做出獨層通道的晶體管原型。但用二碲化鉬做出單層結構似乎并不那么容易。與剝離石墨就可以簡單制造出單原子層石墨烯不同，二碲化鉬必須要用另外的方案。“石墨烯層膜之間的相互作用非常弱。不幸的是，二碲化鉬之間的相互作用是很大的。我的學生還是過用‘刻’的方法，但還是得不到單層。”

　　不過，在所有二維半導體中，二碲化鉬是值得花更大努力去研究的。“與其他二維半導體相比，如此低的能帶隙是值得讓人期待的。”Yang說。