全球最小半导体纳米管问世：直径仅1纳米

东京大学领衔的国际研究团队在半导体纳米材料领域实现重大突破，成功制造出直径仅1纳米的半导体纳米管，被认为是迄今报告的最小半导体管状结构。该研究成果发表在最新一期的《科学》杂志上。

研究团队采用氮化硼纳米管作为模板，通过化学气相沉积等方法，在其内部限域空间中精准合成了单壁二硫化钼纳米管。氮化硼纳米管本身具有优异的绝缘性和热稳定性，起到原子级精度的“模具”作用，使二硫化钼沿管壁生长为直径均匀、结构完整的单壁管。透射电子显微镜和光谱学表征均确认了其原子尺度的尺寸与半导体特性。

二硫化钼是过渡金属硫族化合物的典型代表，在单层或少层形态下展现出直接带隙、高载流子迁移率等优异性质。将其卷曲为直径1纳米的纳米管后，量子限域效应进一步增强，能带结构和光电特性出现显著变化，为探索一维极限下的新奇物理现象提供了理想平台。该纳米管有望应用于超低功耗晶体管、高灵敏度传感器、柔性电子器件和量子信息单元等领域。

团队指出，模板法合成策略通过选择不同直径的氮化硼纳米管，可精确控制二硫化钼纳米管的直径和手性，从而实现对其电子能带的定制化设计。这一通用方法还有望扩展到其他过渡金属硫族化合物材料体系，形成一系列直径在1纳米以下的功能纳米管。

当前半导体工艺逼近硅基材料的物理极限，1纳米尺寸的半导体纳米管的成功制备，为延续摩尔定律提供了新的材料选择，也为后摩尔时代存算一体、神经形态计算等新架构奠定了材料基础。