Der Fahrplan für 2D-Materialien und -Geräte hin zu Chips

Aufgrund der Einschränkungen durch physikalische Effekte und Leistungsabfall steht die auf Silizium basierende Chiptechnologie vor bestimmten Grenzen, um den Fortschritt des Moore'schen Gesetzes aufrechtzuerhalten. Zweidimensionale (2D) Materialien haben sich als vielversprechende Kandidaten für die post-Moore-Ära herauskristallisiert und bieten erhebliches Potenzial in Bereichen wie integrierte Schaltungen und Computer der nächsten Generation. In diesem Review werden die Fortschritte bei 2D-Halbleitern in der Verfahrensentwicklung und verschiedenen elektronischen Anwendungen zusammengefasst. Eine sorgfältige Einführung in die Materialsynthese, Transistorengineering mit Schwerpunkt auf der Geräte-Konfiguration, Dielektrik-Engineering, Kontaktengineering und Materialintegration wird zuerst gegeben. Danach werden 2D-Transistoren für bestimmte elektronische Anwendungen, einschließlich digitaler und analoger Schaltungen, heterogener Integrationschips und Sensorschaltungen, erörtert. Darüber hinaus werden mehrere vielversprechende Anwendungen (Schips für künstliche Intelligenz und Quantenchips), die auf spezifischen Mechanismusgeräten basieren, vorgestellt. Schließlich werden die Herausforderungen für 2D-Materialien bei der Erreichung von Schaltungsebene oder Systemebene Anwendungen analysiert, und potenzielle Entwicklungswege oder Fahrpläne werden weiter speculiert und in Aussicht gestellt.