全球首創！原子級二維材料電腦問世 顛覆矽晶片霸主地位

賓州州立大學研究團隊近日發表一項突破性成果，在全球首度運用僅有單原子厚度的二維材料，成功打造出能執行基礎運算的電腦系統。這項刊登於《自然》期刊的研究，為開發更輕薄、高效能且省電的電子裝置鋪路。

該團隊創造出完全不含矽的互補式金氧半導體（CMOS）電腦架構──這種技術正是現代電子裝置的核心。特別的是，他們採用二硫化鉬製作n型電晶體，並以二硒化鎢開發p型電晶體，完美解決CMOS技術需同時整合兩種半導體的關鍵挑戰。

研究主持人、賓州州立大學工程學教授Saptarshi Das指出：「矽材料雖推動電子產業發展數十年，但當元件尺寸縮小至極限時，效能便會大幅衰退。相比之下，二維材料在原子級厚度仍能保持優異電子特性，展現巨大潛力。」

團隊採用金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）技術，成功製備出超過1,000個二維電晶體。透過精密調控制程引數，他們實現完整的CMOS邏輯電路，在低電壓條件下仍能保持低功耗運作，最高運作頻率可達25千赫茲。

第一作者、博士生Subir Ghosh說明：「雖然運算速度尚不及傳統矽晶片，但這臺採用精簡指令集的電腦已能執行基本邏輯運算。我們更建立數學模型來預測其效能表現，為後續最佳化奠定基礎。」

研究人員強調，相較發展近80年的矽技術，二維材料研究直到2010年才起步，但進展速度驚人。這項突破獲得賓州州立大學二維晶體聯盟創新平臺（2DCC-MIP）的裝置支援，展現學術合作的重要性。

照片說明：研究團隊領導人Subir Ghosh（左）與Saptarshi Das（右）展示這臺劃時代的二維材料電腦顯微影像。（圖：賓州州立大學提供）

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