瑞士科學家對像石墨烯這樣的二維材料進行了計算研究，以確定哪種材料能制造出最好的晶體管。

　　從100種候選化合物中，有13種顯示有機會，在某些情況下，比預期的硅FinFET的效果更好。

　　來自蘇黎世ETH和EPFL的研究小組在Piz-Daint超級計算機上結合了密度泛函理論和量子輸運理論，對柵極長度從5nm到15nm的器件進行了電流-電壓特性建模。

　　這100種候選材料是2018年EPFL團隊從2018年的工作中挑選出來的，當時Piz-Daint篩選了10萬份材料，找到了1825份，從中可以獲得二維材料層。

　　從1800種到100種的篩選是基于哪個單層原子最有可能形成FET。

　　Piz-Daint首先用密度泛函理論（DFT）確定了材料的原子結構。據Piz-Daint所在的瑞士國家計算機中心稱：“他們將這些計算與所謂的量子傳輸求解器結合起來，模擬電子和空穴電流流過虛擬生成的晶體管。”。它使用了由蘇黎世ETH的Mathieu Luisier和他的團隊開發的量子傳輸模擬器，其基本方法在2019年獲得了戈登·貝爾獎。

　　由于很薄（通常<1nm），二維材料可以通過一側的單個表面柵極進行導電控制。

　　“雖然所有的二維材料都有這種特性，但并不是所有的材料都適合邏輯應用，只有那些在價帶和導帶之間有足夠大的帶隙才可以。”

　　如果沒有足夠大的帶隙，隧道效應將導致較大的漏電流。

　　該項目標是尋找能夠提供3mA/μm的2d材料，既可以作為n型晶體管（電子傳輸）也可以作為p型晶體管（空穴傳輸）使用，通道短至5nm，同時不會影響開關行為。

　　“只有在滿足這些條件的情況下，基于二維材料的晶體管才能超越傳統的硅FinFET，”Luisier說。

　　在符合標準的13種材料中，有些已經為人所知，比如“黑”磷和鉿二硫化物。另一些則是全新的，根據Luisier的說法：例如Ag₂N₆或O₆Sb₄。

　　“由于我們的模擬，我們已經建立了最大的晶體管材料數據庫之一。有了這些結果，我們希望能激勵從事二維材料研究的實驗人員去選擇新材料，創造下一代邏輯開關。”Luisier說。

　　這項工作發表在ACS Nano雜志上，題為《超尺度場效應晶體管的材料：顯微鏡下的100個候選材料》。