东京都立大学的科学家们已经成功地设计出过渡金属二硫化物的多层纳米结构，这些纳米结构在平面内相遇以形成连接。他们从掺杂铌的二硫化钼碎片的边缘生长出多层二硫化钼结构，形成厚的、键合的平面异质结构。他们证明，这些可用于制造新的隧道场效应晶体管(TFET)，即具有超低功耗的集成电路中的组件。

从片材到堆叠新的纳米结构有望实现先进电子产品的飞跃

场效应晶体管(FET)是几乎所有数字电路的重要组成部分。它们根据施加的电压来控制电流通过它。虽然金属氧化物半导体FET(或MOSFET)构成了当今使用的大多数FET，但人们仍在寻找下一代材料，以驱动要求越来越高且体积更小且功耗更低的设备。

这就是隧道FET(或TFET)发挥作用的地方。TFET依赖于量子隧道效应，由于量子力学效应，电子能够通过通常无法通过的障碍。尽管TFET使用的能量少得多，并且长期以来一直被提议作为传统FET的有前途的替代品，但科学家们尚未想出一种以可扩展形式实施该技术的方法。

由副教授YasumitsuMiyata领导的东京都立大学科学家团队一直致力于用过渡金属二硫化物(过渡金属和第16族元素的混合物)制造纳米结构。过渡金属二硫化物(TMDCs，两个硫族原子对一个金属原子)是制造TFET的极佳候选材料。他们最近的成功使他们能够以前所未有的长度将单原子厚的结晶TMDC片层缝合在一起。

现在，他们将注意力转向了TMDC的多层结构。通过使用化学气相沉积(CVD)技术，他们表明它们可以从安装在基板上的堆叠晶面的边缘长出不同的TMDC。结果是一个多层厚的面内结。许多关于TMDC结的现有工作都使用彼此堆叠的单层;这是因为，尽管面内结具有出色的理论性能，但以前的尝试无法实现TFET工作所需的高空穴和电子浓度。

在使用从二硒化钨生长的二硫化钼证明了他们的技术的稳健性之后，他们将注意力转向了铌掺杂的二硫化钼，一种p型半导体。通过生长出多层结构的未掺杂二硫化钼(一种n型半导体)，该团队实现了TMDC之间的厚pn结，具有前所未有的高载流子浓度。此外，他们发现结显示出负微分电阻(NDR)趋势，其中电压增加导致电流增加越来越少，这是隧道效应的一个关键特征，也是这些纳米材料进入TFET的重要第一步。

该研究发表在ACSNano杂志上。

该团队采用的方法还可以在大面积上扩展，使其适合在电路制造过程中实施。对于现代电子产品来说，这是一个令人兴奋的新发展，希望它能在未来找到应用的途径。