東京大學發表了一項研究成果,於氫終端鍺基(Ge)層狀半導體「鍺烷(Germanane)」中觀測到目前最高水準的電洞遷移率。研究中透過在三維(3D)鍺單晶基板上積層成長二維(2D)鍺烷層狀結構,並利用兩者界面特性,實現無須引入外部雜質原子的高速電荷傳輸機制,為未來半導體元件設計提供新的架構指針。
研究團隊以鍺三維體晶體(Bulk Crystal)為基板,在其上磊晶成長經氫終端處理的二維鍺烷層,構築出由同一元素組成的「二維/三維同素異形體異質界面(2D/3D Allotropic Heterointerface)」。在此界面結構中,於15 K低溫條件下測得高達67,000 cm²/V·s的電洞遷移率,創下鍺烷相關材料結構的紀錄。結果顯示,透過2D與3D界面設計,可形成不依賴摻雜的純淨導電通道,有效提升電荷傳輸效率。
由於二維層狀材料被視為次世代半導體的重要候選技術,此研究提出的界面設計概念將有助於推動未來高速、低雜質電子元件的開發,並為新一代半導體材料與器件架構提供重要基礎。