科学家设计了一种基于二维材料的多层堆叠结构，该结构包含夹在六方氮化硼 (hBN) 层之间的二硫化钨 (WS 2 ) 层，显示连续 WS 2层之间的长程相互作用，具有降低电路设计复杂性和能量消耗。
二维材料因其有利可图的电子特性而受到材料科学家的欢迎，使其可应用于光伏、半导体和水净化。特别是，二维材料的相对物理和化学稳定性使它们能够相互“堆叠”和“集成”。从理论上讲，二维材料的这种稳定性能够制造基于二维材料的结构，例如耦合“量子阱”(CQW)，一种相互作用势“阱”的系统，或能量非常小的区域，它只允许被困在其中的粒子的特定能量。
CQW 可用于设计谐振隧道二极管、电压随电流呈负变化率的电子器件，并且是集成电路的关键组件。这种芯片和电路在模拟负责生物大脑中记忆存储的神经元和突触的技术中是不可或缺的。
证明 2-D 材料确实可以用于创建 CQW，由 Myoung-Jae Lee 博士领导的研究小组。大邱庆北科学技术研究院 (DGIST) 的教授设计了一种 CQW 系统，该系统在两个六方氮化硼(hBN)层之间堆叠了一个二硫化钨 (WS 2 ) 层。“hBN 是一种近乎理想的二维绝缘体，具有高化学稳定性。这使其成为与 WS 2集成的完美选择，WS 2是已知的二维形式的半导体，”李教授解释说。他们的研究结果发表在ACS Nano 上。
该团队测量了 CQW 的激子的能量——包含一个电子和一个电子空穴(没有电子)的束缚系统——以及三元(电子束缚激子)的能量，并将它们与双层 WS 2结构的能量进行比较，以确定 WS 的影响2 -WS 2相互作用。他们还测量了单个 CQW 的电流-电压特性以表征其行为。
他们观察到随着桩数的增加激子和三重子能量逐渐减少，并且双层 WS 2突然减少。他们将这些观察结果分别归因于在没有 hBN 的情况下的长程井间相互作用和强 WS 2 -WS 2相互作用。电流-电压特性证实它的行为类似于谐振隧道二极管。
那么这些结果对电子学的未来有什么影响呢?Lee 教授总结道：“我们可以使用谐振隧道二极管来制造多值逻辑器件，这将大大降低电路复杂性和计算功耗。这反过来又会导致低功耗电子产品的发展。”
这些发现肯定会用极低功率的半导体芯片和电路彻底改变电子行业，但更令人兴奋的是这些芯片可以带我们去哪里，因为它们可以用于模拟神经元和突触的应用，在记忆中发挥作用储存在生物大脑中。因此，这种二维视角可能是人工智能领域的下一件大事。
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