二硫化鉬的選擇在內存處理器的開發中發揮了至關重要的作用。

據最新一期《自然-電子學》報道，瑞士洛桑聯邦理工學院研究人員提出了一種基于二硫化鉬的內存處理器，專用于數據處理中的基本運算之一：向量矩陣乘法。這種操作在數字信號處理和人工智能模型的實現中無處不在，其效率的提高可為整個信息通信行業節約大量的能源。新處理器將1024個元件組合到一個一平方厘米的芯片上。每個元件都包含一個2D二硫化鉬晶體管以及一個浮動柵極，用于在其存儲器中存儲電荷，以控制每個晶體管的導電性。以這種方式耦合處理和內存，從根本上改變了處理器執行計算的方式。研究人員指出，通過設置每個晶體管的電導率，他們可向處理器施加電壓并測量輸出，一步執行模擬矢量矩陣乘法。

二硫化鉬的選擇在內存處理器的開發中發揮了至關重要的作用。與當今計算機處理器中使用最廣泛的半導體硅不同，二硫化鉬形成穩定的單層，只有3個原子厚，僅與周圍環境發生微弱的相互作用。它的薄度提供了生產極其緊湊器件的潛力。2010年，研究團隊使用透明膠帶從晶體上剝離的單層材料創建了第一個單二硫化鉬晶體管。

從單個晶體管發展到超過1000個晶體管的關鍵進步，在于可沉積材料的質量。經過大量工藝優化后，團隊現在可生產均勻覆蓋二硫化鉬均質層的整個晶圓。這讓他們能采用行業標準工具在計算機上設計集成電路，并將這些設計轉化為物理電路，從而為大規模生產打開了大門。

二硫化鉬性能及應用研究進展

二硫化鉬是一種奇特的材料，具有0D（粉末狀）、1D（管狀）、2D（層狀）和3D（塊狀）不同的結構，因此表現出特有的性質。在鋰離子電池、鈉離子電池和超級電容器中進行交叉對比，由二維層狀二硫化鉬（2D）制備的正極復合材料電池無論是在能量密度方面還是在循環壽命方面都比另外幾種正極材料電池更加優秀。在不同的硫化鉬化合物中，二硫化鉬是最重要的，目前世界各國都在對其進行基礎研究、計算研究和實驗研究。因為同時具有大尺寸體積特性以及花瓣納米片狀特性所產生的量子限制效應，二硫化鉬的多層納米結構在生物和電子學等多個領域的應用非常重要。

目前，有多種方法可制備二硫化鉬納米花，如水/溶劑熱法、溶膠–凝膠法、化學法、化學氣相沉積法等。二硫化鉬具有層狀結構，不僅表現出優異的理化性能，還同時兼具類石墨烯的很多優點。很多研究學者制備出二維、三維結構的二硫化鉬，發現其具有較大的比表面積、良好的電子流動性、高電子態密度等特點，表現出優異的光電性能。單層二硫化鉬與石墨烯的配合物以其穩定的骨架、較高的比表面積和電導率被廣泛應用于超級電容器中。

因為層狀二硫化鉬可以提供更多的鋰離子自由穿梭通道，另一方面也因為二硫化鉬具有更大的比表面積和結構穩定性。與石墨烯等層狀材料類似，層狀二硫化鉬也是一種層狀二維結構，但與石墨烯等單一組成的片層不同，二硫化鉬采用了一種A–B–A型三明治層狀結構，這大大降低了其表面聚集和折疊彎曲的可能性；當用作鋰電池正極材料時，堅固的結構可以有效地減少充放電時的材料崩塌和聚集，在理論上大大緩解了鋰離子電池、鈉離子電池或超級電容器的充放電容量衰退。

二硫化鉬薄膜具有特殊層狀結構和能帶結構，表現出特有的光電性能，又因其屬于半導體材料，在電子器件方面具有較廣泛的應用。二硫化鉬可應用于電化學、鋰離子電池（儲鋰）、超級電容器等領域，是材料領域的研究熱點之一。二硫化鉬薄膜因其“二維”半導體的特性，有望突破晶體管微縮化的瓶頸，構筑出速度更快、功耗更低、柔性透明的新型芯片。

近年來，國際上在單層二硫化鉬的制備等方面不斷突破，在晶圓質量和器件性能上不斷探索極限，中國在這個方向處于前列。未來，可能借此研發出耗電極低、可穿戴且隨意彎折的芯片和顯示屏。

編輯：黃飛