東京工業(yè)大學、日本理化學研究所（理研）以及岡山大學于2016年4月25日宣布，開發(fā)出了使用新型二維材料——二硫化鉿（HfS2）的MOS晶體管。并以確認這種晶體管具備良好的飽和特性和電流控制特性，開關比達到104，是良好的電子元器件材料。
MOS
晶體管作為LSI的基礎元件，縮小元件尺寸對于提高性能來說非常重要，近年來，MOS晶體管的尺寸已經縮小到了通道長度不到10nm的程度。過去的
半導體
材料表面存在原子大小的凹凸，在制成極薄的薄膜后，電流傳輸能力驟降，不可避免地會導致驅動能力降低。而二維材料具有原子級的平整度和厚度（不到
1nm），在極薄的薄膜狀態(tài)下也有望實現(xiàn)高遷移率。
HfS2屬于過渡金屬二硫屬化物的二維晶群，通過理論計算預測，其單原子層（厚度約為
0.6nm）的電子遷移率為1800cm2/Vs，帶隙為1.2eV。這些數(shù)值超過了代表性
半導體材料——硅的物理性質。最有名的二維材料石墨烯的遷移率
極高，預計可達10萬cm2/Vs，但因為沒有帶隙，作為LSI元件使用時面臨削減耗電量的課題。
在實驗中，研究人員將通過機械剝離法制
成的厚度為幾個原子層的HfS2薄片轉印到了基板上。使用原子力顯微鏡觀測到的薄片厚度約為2～10個原子層。在薄片上形成金屬電極，制成了以背面的半導
體基板為柵電極的MOS晶體管結構。制作出的元件觀測到了良好的開關比，而且在使用電解質作為柵電極的電雙層晶體管結構中，驅動電流提高到了在背柵上工作
時的約1000倍以上。
今后，研究人員將通過對HfS2表面進行適當?shù)谋Ｗo，同時改善與電極的接觸等手段，使用固體柵極絕緣膜達到與電解
質電極相當?shù)男阅埽圃斐龀凸钠骷Ａ硗猓琀fS2在與其他二維材料進行異種材料接合時，可能會表現(xiàn)出明顯的量子效應，其應用范圍有望得到拓展，擴大
到二維通道晶體管等。
此次研究成果已刊登在3月1日發(fā)行的《Scientific Reports》雜志上。
