テキサス A&M 大学材料科学工学部の助教授である Yuxuan Cosmi Lin 博士と研究者チームは、電子デバイスにおける半金属の潜在的な用途と独特の物理的特性を研究しています。

この研究は、Nature レビュー 電気工学。

従来、マイクロエレクトロニクスと電子材料コンピューティング用の半導体、電力と信号を変換する金属、さまざまな電気コンポーネントを絶縁する絶縁体の 3 種類の材料で作ることができます。

4 番目の種類の材料である半金属は、業界標準よりも優れた代替品となる可能性があります。半金属は、金属と半導体の中間の特性を持つ特殊な種類の材料です。これらの材料は、広範囲に調整可能な電子エネルギー状態などの有利な特性により重要です。電気伝導率、およびその独特のトポロジー特性は、トランジスタやマイクロチップなどの電子デバイスの流れの制御に役立ちます。

半金属は最新のマイクロチップ技術にとって不可欠なコンポーネントであり、半金属ベースのデバイス技術は卓越したコンピューティング性能と桁違いの消費電力削減を実現する可能性があります。

リン氏はレビュー記事の中で、電子デバイスにおける半金属の潜在的な用途を要約および分析し、将来の研究を導き、学際的な協力を促進する包括的な知識リソースを研究者に提供します。

「このレビューはこれまでの半金属に関するすべての研究を要約しており、半金属の概念を定義から再定義し、分類し、分類に従ってエレクトロニクスへの応用をまとめたものです」とリン氏は述べた。「このレビュー記事は、半金属に関するその後のすべての研究に強固な基盤と方向性を提供します。」

リン氏によると、これらの金属は、トランジスタ、不揮発性メモリ（電力が遮断されても電力を維持できるメモリ）、半金属や他の材料との界面で作られたオンチップ相互接続などの新しいデバイスに使用できるという。

また、処理技術をスケールアップする方法や、この技術を主流のシリコン技術と統合する方法の決定など、半金属に関する現在の問題にも対処するとともに、高スループットで望ましい特性を備えた新しい半金属を見つける難しさについても詳しく説明します。

「このレビューは、現在の課題を特定し、潜在的な解決策を提案するのに役立ち、教育リソースおよび産業上の参考資料として機能し、半金属技術のさらなる探求のための強固な基盤を築き、新製品の開発と市場性を促進します」とリン氏は述べています。

エンジ・ザイ材料科学工学系の大学院生である彼が、このレビュー記事の取り組みを主導しました。このプロジェクトは、イェール大学の Cong Su 博士のグループと香港科技大学の Qiming Shao 博士のグループによる大学横断的な取り組みでした。3 つのグループは長期にわたる協力関係にあり、それぞれが半金属エレクトロニクスのさまざまな側面に大きく貢献してきました。

「これは私たちにとっても、研究コミュニティ全体にとっても、より広い視点から問題を見つめ、将来の研究分野や技術開発目標をより適切に形づくるよう努力する素晴らしい機会です」とリン氏は述べた。

「研究者に一元化された知識源を提供するだけでなく、半金属を研究していないが研究に取り組む人々に新しい材料の選択肢を提供します。電子機器エレクトロニクス分野での応用に向けた半金属の基礎研究の方向性をまとめています。」

詳細情報:Enzi Zhai 他、半金属エレクトロニクスの台頭、Nature レビュー 電気工学（2024年）。DOI: 10.1038/s44287-024-00068-z