世界初の非シリコン2次元材料コンピューターが発表されました。

2025,06,14

Science and Technology Dailyによると、最近、米国のペンシルバニア州立大学が率いる研究チームは、自然の最新号で画期的な成果を発表しました。彼らは、2次元材料を初めて使用して、簡単な操作を実行できるコンピューターを作成しました。この研究は、より薄く、より速く、よりエネルギー効率の高い電子製品の作成に向けた重要なステップを示しています。

今回は、相補的な金属酸化物半導体（CMOS）コンピューターが開発されたことが報告されています。以前とは異なり、今回はシリコンが使用されませんでした。代わりに、2つの2次元材料が採用されました：N型トランジスタ用のモリブデンジスルフィドと、P型トランジスタ用のタングステンジレニド。これらの材料の厚さは1つの原子にすぎませんが、このような顕微鏡スケールで優れた電子パフォーマンスを維持しています。これは、シリコンが所有していない利点です。

チームは、大型エリアモリブデンジスルフィドおよびタングステンジレニドフィルムを成長させるために、金属有機化学蒸気（MOCVD）技術を採用し、それぞれ1000以上のN型およびP型トランジスタを製造しました。製造プロセスとその後の治療ステップを正確に調整することにより、チームはN型およびP型トランジスタのしきい値電圧を正常に制御し、それにより完全に機能的なCMOSロジック回路を構築しました。

この2次元CMOSコンピューターは「単一命令セットコンピューター」と呼ばれ、非常に低い電力電圧で動作し、最大25キロハーツの周波数で単純な論理操作を実行できます。現在の作業周波数は、従来のシリコンベースのCMOS回路よりも低いですが、このコンピューターは基本的なコンピューティングタスクを完了することができます。チームはまた、キャリブレーションのための実験データを使用して、デバイス間の違いを組み合わせて2次元CMOSコンピューターのパフォーマンスを予測し、ベンチマークテストを通じて最も高度なシリコンテクノロジーと比較するコンピューティングモデルを開発しました。

チームは、さらに最適化する余地はまだあるが、これはすでに電子分野での2次元材料の適用において重要なマイルストーンであると述べた。この研究の達成度は、次世代の電子デバイスに新しい材料オプションを提供するだけでなく、将来のチップ設計の新しい方向性も開きます。

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