一种诞生于1950年代的材料，刚刚创下芯片速度新纪录

硅（Si）是大多数现代半导体器件的基础，但随着元件不断缩小且排列更紧密，它们会产生更多热量，并逐渐接近基本性能极限。锗（Ge）曾出现在20世纪50年代的一些早期晶体管中，如今正重新引起人们的兴趣，因为研究人员找到了利用其优越电学特性的方法，同时保留成熟硅生产工艺的优势。

《材料今日》（Materials Today）发表的一项研究中，由华威大学马克西姆·米罗诺夫博士领导的团队展示了下一代电子学的重大进展。研究人员在硅上制造了一层纳米级薄的锗外延层，并对其施加压缩应变。这种工程结构使电荷移动速度超过了任何已知的硅兼容材料。

华威大学物理系半导体研究小组负责人、副教授马克西姆·米罗诺夫博士解释道：“传统的高迁移率半导体（如砷化镓）非常昂贵，且无法与主流硅制造工艺集成。我们这种新型硅基压缩应变锗（cs-GoS）量子材料将世界领先的迁移率与工业可扩展性相结合——这是迈向实用化量子和经典大规模集成电路的关键一步。”

研究团队通过在硅片上生长一层薄锗，然后施加精确的压缩应变，创造出了这种突破性材料。这产生了异常纯净且有序的晶体结构，使电荷能够以最小的电阻通过。

测试时，该材料的空穴迁移率达到715万平方厘米每伏秒（工业硅约为450平方厘米每伏秒），这一前所未有的结果表明，电子和空穴在其中的传输比在传统硅中容易得多。这种改进可能会催生运行更快、功耗更低的电子设备。

加拿大国家研究委员会首席研究官谢尔盖·斯图德尼金博士表示：“这为IV族半导体的电荷传输设定了新基准——这类材料是全球电子产业的核心。它为更快、更节能的电子设备和量子器件打开了大门，这些器件完全兼容现有硅技术。”

这些发现为超快速、低功耗半导体元件开辟了一条充满希望的新途径。潜在应用包括量子信息系统、自旋量子比特、量子处理器的低温控制器、人工智能加速器以及旨在降低数据中心冷却需求的节能服务器。这一成就也代表了华威大学半导体研究小组的重大成果，并凸显了英国在先进半导体材料研究领域日益增长的影响力。