为了持续推进半导体技术发展，科学家正在积极寻找能在更小空间运算的新材料，由清华大学刘昌桦副教授、郑弘泰教授和邱博文教授组成的研究团队，现在成功开发出新型“凡德瓦尔异质结构”，可解决目前未能有效以电操控方法达到能谷极化的学界难题，未来有望进一步利用此组件实现新半导体编码技术、大量资料处存和量子运算，成为新一代集成电路核心。

半导体工业遵循摩尔定律发展已约半世纪，从个人计算机、智能电子产品、电动汽车、物联网到5G通信产业带来许多科技变革。然而随着摩尔定律发展逐渐逼近硅材料物理极限，加上科技对运算速度需求提升，科学家开始寻求能在更小空间进行运算的新材料，借以延续摩尔定律。

能谷电子组件是利用材料独特电子能带结构，在特定条件下将资讯存储在独立电子能谷（energyvalley）提供额外自由度，提升电路运算能力和数据存储密度。

在这其中，单层过渡金属二硫族化合物近年被视为发展能谷组件的理想半导体材料，然而目前学术界只能利用激发光的圆偏振特性来有效达到能谷自旋极化现象，对半导体产业来说，以光操控并非理想条件，因此如何找出有效的电操控方法来调控材料能谷极化，并进一步应用在谷电子组件及半导体产业，仍是学术界极欲解决的一大难题。

研究团队合影。

清华大学团队在国科会计划支持下，开发出凡德瓦尔异质结构，包含由新颖Fe3GeTe2二维层状磁性材料、数原子厚的六方氮化硼二维绝缘体构成之磁穿隧电极，成功通过实验和理论证实此穿隧电极能有效将自旋载子注入过渡金属二硫族化合物（WSe2）的特定能谷、产生谷自旋极化现象，并初步验证能谷电子组件在未来实际应用的可能性。

Fe3GeTe2这种新材料具有多种优异特性，如：稳定的铁磁特性、较大的磁各异向性、表面没有多余悬浮键干扰、不受基板约束、可利用凡得瓦力与其他二维层状材料结合、以及特殊自旋极化能带结构等，该团队首度将二维铁磁性材料应用在能谷电子组件和磁光电组件，为未来量子组件发展奠定基础。

团队新论文已发布于《自然纳米科技》（NatureNanotechnology）期刊。

（首图来源：pixabay）