半導體產業追求「晶片越做越小」之際可能面臨巨大盲點，維也納工業大學團隊發現原被視為未來半導體救星的二維材料，與絕緣層貼合後中間會形成一道微小間隙，實際上可能嚴重拖垮晶片效能。
石墨烯（graphene）、二硫化鉬（MoS₂）等新型二維材料的卓越電子特性使研究人員著迷，它們可能是突破當前電子零件尺寸與效率極限的聖杯，但我們經常忽視一件事：僅憑二維材料無法製造半導體元件，它必須與另一層絕緣材料（通常是氧化物）貼合才能運作，而從材料科學角度來看，這就是事情變複雜轉折點。
許多二維材料與絕緣層僅透過微弱凡得瓦力（van der Waals force）結合在一起，由於作用力不夠強，兩層材料無法完全密合，基本上存在一道約 0.14 奈米的縫隙，比 SARS-CoV-2 病毒小 700 倍，甚至比單一硫原子還薄。
維也納工業大學微電子研究所 Tibor Grasser 教授解釋，這個縫隙將削弱層與層之間的電容耦合（capacitive coupling），無論二維材料本身特性多麼逆天，只要這道縫隙存在都可能成為致命缺陷影響能量傳輸，對晶片整體效能施加根本限制。
若不解決此問題，半導體產業可能砸下數十億美元換來一場空，研究人員提醒產學研界必須改變研發思路，不能只單獨研究二維材料，而是從一開始就將「二維材料 + 絕緣層」當成一個組合設計，或是尋找讓半導體和絕緣層像拉鍊一樣互相咬合、形成更強鍵結而不透過凡得瓦力鬆散結合的材料。
新論文發表在《科學》（Science）期刊。
（首圖來源：AI 生成）
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