科技日報北京6月11日電（記者張夢然）矽在支撐智能手機、電腦、電動汽車等產品的電晶體科技中一直佔據著王者地位，但美國賓夕法尼亞州立大學領導的一個研究團隊發現，“矽王”的統治地位可能正在受到挑戰。該團隊在最新一期《自然》雜誌上發表了一項突破性成果：他們首次利用二維資料製造出一臺能够執行簡單操作的電腦。這項研究標誌著向造出更薄、更快、更節能的電子產品邁出了重要一步。
此次開發的是一種互補金屬氧化物半導體（CMOS）電腦。與以往不同的是，這次沒有使用矽，取而代之的是兩種二維資料：用於n型電晶體的二硫化鉬和用於p型電晶體的二硒化鎢。這兩種資料的厚度只有一個原子，在如此微小尺度下仍能保持優异的電子效能，是矽所不具備的優勢。
團隊採用金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）科技，生長出大面積的二硫化鉬和二硒化鎢薄膜，並分別製造出超過1000個n型和p型電晶體。通過精確調整制造技術和後續處理步驟，團隊成功調控了n型和p型電晶體的閾值電壓，從而構建出功能完整的CMOS邏輯電路。
該二維CMOS電腦稱為“單指令集電腦”，可以在低電源電壓下運行，功耗極低，並能在高達25千赫的頻率下執行簡單的邏輯運算。雖然現時的工作頻率低於傳統矽基CMOS電路，但該電腦依然能够完成基本的計算任務。團隊還開發了一個計算模型，使用實驗數據進行校準並結合設備之間的差异，以預測二維CMOS電腦的效能，並通過基準測試將其與最先進的矽科技進行了對比。
團隊表示，儘管還有進一步優化的空間，但這已經是二維資料在電子領域應用中的一個重要里程碑。這項研究成果不僅為下一代電子設備提供了全新的資料選擇，也為未來晶片設計開闢了新方向。
【總編輯圈點】
矽科技從上世紀40年代發展至今，已有約80年歷史，而二維資料真正引起廣泛關注是在2010年前後。幾十年來，矽通過不斷縮小場效應電晶體（FET）尺寸，推動了電子技術的巨大進步，但隨著器件尺寸越來越小，矽的效能開始下降。而二維資料即使在原子級厚度下也能保持出色的電子特性，這為未來的發展提供了新的希望。很顯然，將本文這項科技推向廣泛應用還需更多研究，但與矽科技漫長的發展歷程相比，二維資料電腦的發展速度遠超矽科技早期階段，正在出現飛躍式的進步。