中日科學家研究出新型二維材料半導體量子晶體管

新華社合肥10月25日電（記者徐海濤）中國科學技術大學郭國平教授研究組與日本國立材料研究所等機構學者合作，于國際上首次在半導體柔性二維材料體系中實現了全電學調控的量子點器件，這種新型半導體量子晶體管為制備柔性量子芯片提供了新途徑。國際權威學術期刊《科學》子刊《科學·進展》日前發表了該成果。

經過幾十年的發展，半導體門控量子點作為一種量子晶體管已經成為制備量子芯片的熱門候選體系之一。以石墨烯為代表的二維材料體系成為柔性電子學、量子電子學的重點研究對象，但由于其能帶結構、界面缺陷雜質等因素，使得二維材料中的量子點無法實現有效的電學調控。

基于此，郭國平研究組近期與日本國立材料研究所、日本理化研究所學者合作，選擇新型二維材料二硫化鉬進行深入研究。他們利用一系列現代半導體工藝手段，結合氮化硼封裝技術，有效減少了量子點結構中的雜質和缺陷，首次在這類材料中實現了全電學可控的雙量子點結構。在極低溫下，通過電極電壓，實現了人造原子到人造分子的電學可控調制。

該研究揭示了二硫化鉬這種材料中短程缺陷和自旋軌道耦合對電學輸運性質的影響，深入探索了應用于半導體量子芯片的可能性，在量子電子學中具有廣闊應用前景。（完）