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美国宾夕法尼亚州立大学研究团队在《自然》杂志上发表突破性成果，首次利用二维材料制造出可执行简单操作的计算机，标志着向制造更薄、更快、更节能电子产品迈出了重要一步，对硅材料行业带来深远影响。

　　硅在智能手机、电脑、电动汽车等产品的半导体技术中一直占据核心地位，但美国宾夕法尼亚州立大学领导的研究团队发现，“硅王”的统治地位可能面临挑战。该团队在最新一期《自然》杂志上发表了突破性成果：首次利用二维材料制造出可执行简单操作的计算机。这一研究标志着向制造更薄、更快、更节能的电子产品迈出了关键步伐，对硅材料行业带来深远影响。

　　此次开发的是一种互补金属氧化物半导体（CMOS）计算机，其特别之处在于未使用硅，而是采用了两种二维材料——二硫化钼（用于n型晶体管）和二硒化钨（用于p型晶体管）。这两种材料厚度仅一个原子，在微小尺度下仍能保持卓越电子性能，展现了超越硅的优势。

　　团队运用金属有机化学气相沉积（MOCVD）技术，成功生长出大面积的二硫化钼和二硒化钨薄膜，并分别制造出超过1000个n型和p型晶体管。通过精细调整制造工艺，团队成功调控了晶体管的阈值电压，构建了功能完备的CMOS逻辑电路。

　　这台二维CMOS计算机被称为“单指令集计算机”，能在低电源电压下运行，功耗极低，且能在25千赫频率下执行简单逻辑运算。尽管目前工作频率低于传统硅基CMOS电路，但仍能完成基本计算任务。团队还开发了计算模型，结合实验数据和设备差异，预测二维CMOS计算机性能，并通过基准测试与最先进硅技术进行对比。

　　团队指出，尽管仍有优化空间，但这一成果已是二维材料在电子领域应用的重要里程碑。它不仅为下一代电子设备提供了全新材料选择，也为未来芯片设计开辟了新路径。

（文章来源：科技日报）