科學家首度合成薄膜式拓樸半金屬，取代傳統半導體打造高效能、低功耗晶片

儘管半導體一直是當前電腦晶片背後所仰賴的主流技術，但科學家和工程師一直在尋找能以更低能耗產生更多能量的新材料，進而打造出更好、更小且更高效的電子產品。明尼蘇達大學雙城分校（University of Minnesota Twin Cities）研究小組在《自然通訊》雜誌上發表最新研究，首次成功合成一種獨特的拓樸半金屬（topological semimetal）材料薄膜，能以超低能耗產生更多的算力與記憶體儲存。

在科學家研發最新改良型電腦晶片的過程中，一種稱之為拓樸半金屬的量子材料成為「最佳候選人」。這類材料中的電子表現出截然不同的行為，因而賦予了這些材料獨特的性質，而且是電子元件中所使用典型絕緣體和金屬所沒有的特性。科學家因此著手研究將這些材料應用在自旋電子元件中，自旋電子元件已經成為專門替代傳統半導體元件的另一種選擇，其利用電子的自旋而非電荷來儲存資料、處理資訊。

這次研究明尼蘇達大學跨學科研究小組成功合成一種薄膜材料，並證明具有低功耗、高效能的潛力。事實上產業界一直在研究拓樸材料，但明尼蘇達大學研究小組是第一個採用專利業界相容性濺鍍製程（sputtering process）來製造這種薄膜形式的半金屬，這使得該技術更容易被採用，並用來製造現實世界的元件。

該研究小組表示，這個研究首次展示了他們可以使用磁性摻雜（magnetic doping）策略從弱拓樸絕緣體（weak topological insulator）過渡到拓樸半金屬。該研究小組正在尋找非傳流、開箱即用的方法來延長電子元件的使用壽命並同時降低能耗。