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在半導體領域，硅材料長期以來主導著智能手機、計算機和電動汽車等產品的制造。然而美國賓夕法尼亞州立大學的研究團隊近期突破性利用二維材料（2D材料）——僅有原子厚度且能保持優異電子特性——成功開發出全球首臺能執行簡單運算的二維計算機。這項成果最近發表于《自然》（Nature）期刊，標志著更輕薄、高效電子設備的重要進展。 傳統互補金屬氧化物半導體（CMOS）技術依賴硅材料，而該團隊采用二硫化鉬（n型晶體管）和二硒化鎢（p型晶體管）兩種二維材料，構建出完整的CMOS計算機。二維材料在原子級厚度下仍能維持優異性能，避免了硅材料在微型化過程中的性能退化問題。 研究團隊通過金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）工藝制備了超過1,000個晶體管，并通過精確調控制造流程，成功優化了晶體管的閾值電壓，使計算機能在低電壓下運行，功耗極低，最高運算頻率達25千赫。盡管目前性能仍落后于傳統硅基芯片，但這項研究證明了二維材料在計算領域的可行性。團隊還建立了計算模型，將二維計算機與先進硅技術進行對比，結果顯示其具備優化潛力。 二維材料研究雖起步較晚（2010年左右），但發展迅速。相比歷經80年發展的硅技術，這項突破預示著未來電子器件可能邁向更輕薄、高效的新時代。 |
