成大物理系教授吳忠霖研究團隊，研發(fā)出僅有單原子層厚度(0.7納米)，且具優(yōu)異的邏輯開關特性的二硒化鎢（WSe2）二極管，論文已于今年8月獲刊于國際期刊《自然通訊 Nature Communications》，滿足未來人工智能芯片與機器學習所需大量計算效能的需求。

半導體技術蓬勃發(fā)展，即將面臨集成電路微縮化的三納米制程極限，因此科學家除改善積體電路中電晶體的基本架構外，亦積極尋找具有優(yōu)異物理特性，且能微縮至原子尺度（小于1納米）的電晶體材料。

在中國臺灣科技部、成功大學與國家同步輻射研究中心的支持下，吳忠霖與同步輻射研究中心博士陳家浩，所組成的國內研究團隊，在全球眾多競爭團隊中脫穎而出，成功地研發(fā)出僅有單原子層厚度(0.7納米)且具優(yōu)異的邏輯開關特性的二硒化鎢（WSe2）二極管。

此二維單原子層二極管的誕生，更加輕薄，效率更高，除了可超越「摩爾定律」，進行后硅時代電子元件的開發(fā)，追求元件成本、耗能與速度最佳化的產業(yè)價值外，更可滿足未來人工智能芯片與機器學習所需大量計算效能的需求。

二維材料具有許多獨特的物理與化學性質，科學家相信，這些性質能為計算機和通信等多方領域帶來革命性沖擊。

其中與石墨烯（Graphene）同屬二維材料的二硒化鎢（WSe2），是一種過渡金屬二硫族化合物（Transition Metal Dichalcogenides, 簡稱TMDs），能夠在單化合原子層的厚度（約0.7納米）內展現絕佳的半導體傳輸特性，相比以往的傳統硅半導體材料，除了厚度上已超越三納米的制程極限外，可完全滿足次世代集成電路所需更薄、更小、更快的需求。

研究團隊透過研究，利用兼具高亮度、高能量解析、高顯微力的臺灣「三高」同步輻射光源，成功觀察到可以利用乘載二維材料的鐵酸鉍（BiFeO3）鐵電氧化物基板，能有效地在納米尺度下，改變單原子層二硒化鎢半導體不同區(qū)域的電性。

吳忠霖表示，相較以往只能利用元素參雜，或加電壓電極等改變電性的方式，本研究無需金屬電極的加入，為極重大的突破。

研究團隊利用單層二硒化鎢半導體與鐵酸鉍氧化物，所組成的二維復合材料，展示調控二維材料電性無需金屬電極的加入，就能打開和關閉電流以產生1和0的邏輯訊號，便能大幅降低電路制程與設計的復雜度，以避免短路、漏電、或互相干擾的情況產生，從事大量運算時，也不會耗費太多能量達到節(jié)能的效果。

圖片聲明：圖片來源正版圖片庫：拍信網

如需獲取更多資訊，請關注全球半導體觀察官網（www.0318hs.cn）或搜索微信公眾賬號（全球半導體觀察）。