一种新材料帮助晶体管变得微不足道。

在半导体业，预测摩尔定律死亡的人数每两年翻一番，这是一个古老的笑话。这指的是20世纪70年代由巨型芯片制造商英特尔(Intel)创始人之一戈登·摩尔(Gordon Moore)做出的另一项预测，即可以塞进硅芯片的晶体管数量每两年翻一番。当这一数字在20世纪80年代中期超过100万时，一些人表示，进展速度必须放慢。到2005年，芯片上的晶体管数量增加到10亿个以上，许多人认为这是不可持续的。但现在有大约500亿个晶体管在一些芯片上争夺空间，生产商正在争取更多的空间。

在目前的技术水平下，硅芯片上制造的最小部件(晶体管和二极管)的直径约为7纳米(十亿分之一米)。这是红细胞直径的千分之一。但问题正在增加。当元件收缩时，电子开始从它们之间的连接处泄漏，造成干扰和不可靠。因此，末日预言家们又回来了。然而，他们又一次看起来错了。电子泄漏问题的答案是芯片组件之间更好的绝缘。韩国和英国的一组研究人员认为他们有所需的绝缘体。它被称为薄膜无定形氮化硼(a-)。

这份材料的背景故事很耐人寻味。硼和氮位于元素周期表中碳的两侧，其结果之一是由相同数量的硼和氮原子组成的材料的结晶方式与碳相同。换句话说，有相当于钻石和石墨的氮化硼。还有被称为富勒烯和纳米管的碳原子微小排列的氮化硼版本。因此，在2004年创造了另一种碳的同素异形体石墨烯(由单层原子组成，排列成蜂窝状的六角形网格)后，它就有了氮化硼的类似物，这就不足为奇了。这就被俗称为白色石墨烯。

首先，白色石墨烯是二维材料新领域的失败者，这些原子片通常被称为二维材料。真正的石墨烯非常坚固，能够极其高效地传导热量和电力，被认为是一种神奇的材料，有朝一日可能会被用来制造比硅基晶体管小得多、速度更快的晶体管，从而保持摩尔定律的正确性。但出于这个目的，真正的石墨烯有一个与其奇妙相反的问题：它没有带隙。

材料的带隙是对电子通过它所需能量的测量。窄的带隙意味着材料是导体。较宽的带隙使其成为绝缘体。石墨烯的带隙为零，这是最不寻常的，这使得它确实是一个非常好的导体。但要想成为半导体，即制造晶体管的材料，需要一个介于两个极端之间的“金发姑娘”带隙-既不太窄也不太宽。各种修修补补的方法已经生产出了具有这种童话性质的石墨烯版本，但到目前为止，用它们制造的晶体管仅限于实验室。

然而，研究石墨烯及其类似物给了技术人员在二维材料领域的大量经验。这就是氮化硼的用武之地。虽然它不能作为半导体使用，但它的带隙足够宽，足以使它成为一种非常好的绝缘体。因此，至少在原则上，它看起来是一种处理电子泄漏问题的合适材料。

在试图开发石墨烯晶体管的公司中，韩国电子巨头三星(Samsung)就是其中之一。然而，它的研究人员并没有忽视氮化硼。他们中的一位，Hyeon-jin Shin，与韩国蔚山国家科学技术研究所的Hyeon Suk Shin(没有关系)和英国剑桥大学的Manish Chhowalla合作，提出了一种形式的薄膜氮化硼，这种薄膜氮化硼缺乏标准白色石墨烯的规则六边形结构-因此被称为“非晶态”。至关重要的是，这种物质的制造方式可能允许将氮化硼整合到标准的芯片制造工艺中。

薄膜材料通常是由一种叫做化学气相沉积()的过程产生的，a-也不例外。顾名思义，这项技术涉及蒸发有问题的物质，或将一起反应制成它的化学物质，然后将结果沉积在基质上。就微电子而言，这种衬底通常是硅片。

一般来说，对于二维材料，如石墨烯和白色石墨烯，必须在700°C以上的温度下完成，这对现有的晶圆厂来说太热了。但Hyeon-jin Shin说，有了a-薄膜，温度可以降低到400摄氏度。更低的温度应该可以让材料直接沉积到硅晶片和其他衬底上，而不必重新装备数十亿美元的工厂，也就是制造计算机芯片的工厂。她认为，这意味着薄膜a-可以比其他二维材料更快地实现芯片制造的商业化。

新的非晶态薄膜比标准的白色石墨烯厚，但仅略厚。在3纳米的尺寸范围内，它们完全在形成下一代打破怀疑论的部件所需的尺寸范围内。它们在热、机械和电方面也是稳定的。它们保留了白色石墨烯的宽禁带，从而保持了其绝缘性能。加上他们对工厂的友好态度，他们的未来看起来很光明。幸运的是，摩尔定律的反对者又一次被智取了。。

这篇文章发表在印刷版的科技版上，标题为“不可思议的缩水机”。