这一进步可能会为微型微芯片组件启用二维晶体管
原子薄材料是硅基晶体管的有前途的替代品；现在研究人员可以更有效地将它们连接到其他芯片元件。
摩尔定律是著名的预测，即可以封装到微芯片上的晶体管数量每隔几年就会翻一番，但它已经达到了基本的物理极限。除非找到新的方法，否则这些限制可能会导致几十年的进步停滞不前。
正在探索的一个新方向是使用原子级薄材料代替硅作为新型晶体管的基础，但将这些“2D”材料连接到其他传统电子元件已被证明是困难的。
现在，麻省理工学院、加州大学伯克利分校、台湾半导体制造公司和其他地方的研究人员已经找到了一种制造这些电气连接的新方法，这可能有助于释放二维材料的潜力并进一步实现组件的小型化——可能就足够了研究人员表示，至少在不久的将来可以扩展摩尔定律。
“我们解决了使半导体器件小型化的最大问题之一，即金属电极和单层半导体材料之间的接触电阻，”现就读于加州大学伯克利分校的苏聪博士说。解决方案被证明很简单：使用一种半金属元素铋代替普通金属与单层材料连接。
这种超薄单层材料，在这种情况下是二硫化钼，被视为绕过硅基晶体管技术目前遇到的小型化限制的主要竞争者。但根据 Su 的说法，在此类材料和金属导体之间创建一个高效、高导电性的界面，以便将它们彼此连接以及与其他设备和电源连接，是阻碍此类解决方案取得进展的挑战。
金属和半导体材料（包括这些单层半导体）之间的界面会产生一种称为金属诱导间隙态的现象，这会导致肖特基势垒的形成，这种现象会抑制电荷载流子的流动。使用电子特性介于金属和半导体之间的半金属，再加上两种材料之间适当的能量排列，结果证明可以解决这个问题。
林玉轩博士解释说，构成计算机处理器和存储芯片的晶体管小型化的快速步伐在 2000 年左右之前已经停滞不前，直到允许芯片上半导体器件的三维架构的新发展打破了2007 年陷入僵局，并恢复了快速进展。但现在，他说，“我们认为我们正处于另一个瓶颈的边缘。”
所谓的二维材料，只有一个或几个原子厚的薄片，满足了实现晶体管小型化进一步飞跃的所有要求，有可能将称为沟道长度的关键参数减少数倍——从大约 5 到 10纳米，在当前的尖端芯片中，达到亚纳米级。正在广泛探索各种此类材料，包括称为过渡金属二硫化物的化合物家族。新实验中使用的二硫化钼属于这一家族。实现与此类材料的低电阻金属接触的问题也一直在阻碍对这些新型单层材料的物理特性的基础研究。由于现有的连接方法具有如此高的电阻，因此监测材料中电子行为所需的微小信号太弱而无法通过。
弄清楚如何在商业层面扩大和集成此类系统可能需要一些时间，并且需要进一步的工程设计。但研究人员表示，对于此类物理应用，新发现的影响可以很快感受到。
与此同时，研究人员继续进一步探索，继续缩小他们的设备尺寸，并寻找其他材料对，以更好地与其他类型的电荷载流子——空穴——进行电接触。他们解决了所谓的 N 型晶体管的问题，但如果他们能找到沟道和电接触材料的组合来实现高效的单层 P 型晶体管，那将为下一代开辟许多新的可能性芯片，他们说。
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