北美科学家研发出新型薄膜半导体，电子迁移速度约为传统半导体 7 倍

7月20日，来自美国麻省理工学院、加拿大渥太华大学等机构的科学家们合作研制出一种新型超薄晶体薄膜半导体。该晶体材料名为三元碲铋矿（ternary tetradymite），厚度仅为100纳米，电子的迁移速度约为传统半导体的7倍，创造了新的纪录。

这种薄膜主要是通过“分子束外延技术”精细控制分子束并逐个原子构建而成。这种工艺可以制造出几乎没有缺陷的材料，从而实现更高的电子迁移率，即电子在电场作用下穿过材料的难易程度。

研究人员向这种薄膜施加电流时记录到了电子以10000 cm?/V-s的速度发生移动。相比之下，电子在“硅半导体”中的移动速度约为1400 cm?/V-s，而在传统铜线中则更慢。因此，这种超高的电子迁移率意味着更好的导电性，为更高效、更强大的电子设备铺平道路。

潜在的应用包括将“废热”转换成电能的可穿戴式热电设备和利用电子自旋而不是电荷来处理信息的“自旋电子”设备。

科学家们通过将薄膜置于极寒磁场环境中来测量材料中的电子迁移率，并通过对薄膜通电测量“量子振荡”。他们希望改进薄膜的制备工艺，使其变得更薄，并应用于未来的自旋电子学和可穿戴式热电设备。

麻省理工学院物理学家Jagadeesh Moodera表示：“这表明，只要能够适当控制这些复杂系统，我们就可以实现巨大进步。我们正朝着正确的方向前进，我们将进一步研究、不断改进这种材料，希望使其变得更薄，并用于未来的自旋电子学和可穿戴式热电设备。”