新型超薄半导体可借光照反复“编程”

美国普林斯顿大学工程学院研究团队开发出一种可用光进行“编程”的超薄半导体材料。这种材料仅有几个分子厚，却能够在不同波长光照下反复改变电子和光学性质，实现编程—擦除—再编程。这项成果有助于开发低能耗传感器、新型光电器件及计算技术。相关研究发表于最新一期《科学进展》杂志。

过去几十年，半导体产业主要通过不断缩小器件尺寸提升计算性能和能效。但随着芯片特征尺寸逼近物理极限，进一步缩小半导体器件面临越来越多挑战。团队因此开始探索具有动态可调特性的新型半导体材料，希望从材料本身入手推动电子技术发展。

目前，广泛应用于电视、电脑等电子设备中的传统半导体，主要通过电信号控制其工作状态。材料制造完成后，其导电性能通常不会发生明显变化。而此次研究开发的半导体材料能够主动响应外部刺激，并根据需求改变自身性质。

团队将一种超薄半导体材料与光响应分子结合。这些分子在不同波长光照射下会发生结构变化，进而改变半导体内部电子特性，使材料的导电能力和光学响应可以通过光信号进行调节。与传统半导体制造完成后性能基本固定不同，这种新型材料能够根据光照条件动态调整自身状态，并可以多次进行编程和擦除。材料的这种调控并非简单的“开—关”切换，而是能够实现连续变化。通过改变光照条件，可以逐步调节材料的响应程度，并在需要时逆向改变，从而使材料具备更加灵活的可编程特性。

目前，团队已经制备出一块约1英寸见方、性质均匀的超薄半导体材料，并利用这种材料构建了可编程电子开关阵列。这一成果表明，该材料已经具备向更大规模集成系统拓展的潜力。（张佳欣）