原子薄磁性半导体诞生！制造晶体管，未来的计算机将可以更小！

随着智能手机、笔记本电脑和计算机变得更小、更快，它们内部控制电流和存储信息的晶体管也变得越来越小，但是传统的晶体管只能缩小这么多。现在，史蒂文斯理工学院科学家已经开发出一种新的原子薄磁性半导体，它将允许开发以完全不同方式工作的新晶体管；它们不仅可以利用电子的电荷，还可以利用其自旋的能量，为创造更小、更快的电子元件提供了另一种途径。

这项新发现不再依赖于制造越来越小的电子元件，而是潜在地为推进自旋电子学(Spin+Electronics)领域提供了一个关键平台，这是一种全新的电子操作方式，也是标准电子设备继续小型化的急需替代方案，其新研究发现发表在《自然通讯》期刊上。除了消除小型化障碍，新的原子薄磁体还可以实现更快的处理速度，更少的能源消耗和更大的存储容量。

领导该项目的史蒂文斯理工学院机械工程教授EH Yang表示：二维铁磁半导体是一种铁磁性和半导体性并存的材料，由于材料在室温下工作，它能很容易地将其与成熟的半导体技术相结合。史蒂文斯大学物理学教授斯特凡·斯特劳夫(Stefan Strauf)说：这种材料的磁场强度为0.5mT；虽然如此弱的磁场强度不能拿起回形针，但它足够大，可以改变电子的自旋，这可以用于量子比特的应用。

摩尔定律表明，每两年，安装在计算机芯片上的晶体管数量将翻一番，有效地使速度和能力翻一番。但是晶体管只有在它们应该控制的电信号，不再服从命令之前才能变得很小。虽然大多数预测者预计摩尔定律将在2025年结束，但人们已经研究了不依赖于物理比例的替代方法。操纵电子的自旋，而不是仅仅依靠电荷，可能会在未来提供一种解决方案。使用二维材料（两个原子厚）建造一种新的磁性半导体，将能够开发一种晶体管。

通过控制电子的自旋来控制电力，无论是向上还是向下，同时整个设备保持轻巧、灵活和透明。使用一种名为原位置换掺杂的方法，研究团队成功地合成了一种磁性半导体，通过这种方法，二硫化钼晶体被孤立的铁原子取代掺杂。在这个过程中，铁原子启动了一些钼原子，并在准确位置取代了它们的位置，创造了一种透明而灵活的磁性材料，同样，只有两个原子厚。这种材料被发现在室温下仍保持磁化状态，由于它是半导体，未来可以直接集成到现有的电子设备架构中。

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博科园｜研究/来自：史蒂文斯理工学院

研究发表期刊《自然通讯》

DOI: 10.1038/s41467-020-15877-7

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