成大物理团队成功研发二硒化钨二极管

成大物理系教授吴忠霖研究团队，研发出仅有单原子层厚度(0.7纳米)，且具优异的逻辑开关特性的二硒化钨（WSe2）二极管，论文已于今年8月获刊于国际期刊《自然通讯 Nature Communications》，满足未来人工智能芯片与机器学习所需大量计算效能的需求。

半导体技术蓬勃发展，即将面临集成电路微缩化的三纳米制程极限，因此科学家除改善积体电路中电晶体的基本架构外，亦积极寻找具有优异物理特性，且能微缩至原子尺度（小于1纳米）的电晶体材料。

在中国台湾科技部、成功大学与国家同步辐射研究中心的支持下，吴忠霖与同步辐射研究中心博士陈家浩，所组成的国内研究团队，在全球众多竞争团队中脱颖而出，成功地研发出仅有单原子层厚度(0.7纳米)且具优异的逻辑开关特性的二硒化钨（WSe2）二极管。

此二维单原子层二极管的诞生，更加轻薄，效率更高，除了可超越「摩尔定律」，进行后硅时代电子元件的开发，追求元件成本、耗能与速度最佳化的产业价值外，更可满足未来人工智能芯片与机器学习所需大量计算效能的需求。

二维材料具有许多独特的物理与化学性质，科学家相信，这些性质能为计算机和通信等多方领域带来革命性冲击。

其中与石墨烯（Graphene）同属二维材料的二硒化钨（WSe2），是一种过渡金属二硫族化合物（Transition Metal Dichalcogenides, 简称TMDs），能够在单化合原子层的厚度（约0.7纳米）内展现绝佳的半导体传输特性，相比以往的传统硅半导体材料，除了厚度上已超越三纳米的制程极限外，可完全满足次世代集成电路所需更薄、更小、更快的需求。

研究团队透过研究，利用兼具高亮度、高能量解析、高显微力的台湾「三高」同步辐射光源，成功观察到可以利用乘载二维材料的铁酸铋（BiFeO3）铁电氧化物基板，能有效地在纳米尺度下，改变单原子层二硒化钨半导体不同区域的电性。

吴忠霖表示，相较以往只能利用元素参杂，或加电压电极等改变电性的方式，本研究无需金属电极的加入，为极重大的突破。

研究团队利用单层二硒化钨半导体与铁酸铋氧化物，所组成的二维复合材料，展示调控二维材料电性无需金属电极的加入，就能打开和关闭电流以产生1和0的逻辑讯号，便能大幅降低电路制程与设计的复杂度，以避免短路、漏电、或互相干扰的情况产生，从事大量运算时，也不会耗费太多能量达到节能的效果。

图片声明：图片来源正版图片库：拍信网

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