半導(dǎo)體技術(shù)蓬勃發(fā)展，即將面臨集成電路微縮化的3nm制程極限，因此科學(xué)家除改善集成電路中晶體管的基本架構(gòu)外，亦積極尋找具有優(yōu)異物理特性且能微縮至原子尺度（＜1nm）的晶體管材料。
在臺(tái)灣科技部、國(guó)立成功大學(xué)、與國(guó)家同步輻射研究中心的支持下，成大物理系吳忠霖教授與同步輻射研究中心陳家浩博士所組成的臺(tái)灣研究團(tuán)隊(duì)，在全球眾多競(jìng)爭(zhēng)團(tuán)隊(duì)中脫穎而出，成功地研發(fā)出僅有單原子層厚度（0.7nm）且具優(yōu)異的邏輯開(kāi)關(guān)特性的二硒化鎢二極管，并在《自然通訊 Nature Communications》雜志上發(fā)表研究成果。
此二維單原子層二極管的誕生，更加輕薄，效率更高，除了可超越“摩爾定律”進(jìn)行后硅時(shí)代電子組件的開(kāi)發(fā)，以追求組件成本、耗能、速度優(yōu)化的產(chǎn)業(yè)價(jià)值外，并可滿足未來(lái)人工智能芯片與機(jī)器學(xué)習(xí)所需大量計(jì)算效能的需求。
摩爾定律：1965年，英特爾創(chuàng)始人之一戈登?摩爾通過(guò)大量數(shù)據(jù)調(diào)研整理提出：當(dāng)價(jià)格不變時(shí)，半導(dǎo)體芯片中可容納的元器件數(shù)目，約兩年便會(huì)增加一倍，其性能也將同比提升。
二維材料具有許多獨(dú)特的物理與化學(xué)性質(zhì)，科學(xué)家相信這些性質(zhì)能為計(jì)算器和通信等多方領(lǐng)域帶來(lái)革命性沖擊。其中與石墨烯（Graphene）同屬二維材料的二硒化鎢（WSe2），是一種過(guò)渡金屬二硫族化合物（Transition Metal Dichalcogenides, 簡(jiǎn)稱(chēng)TMDs），能夠在單化合原子層的厚度（約0.7nm）內(nèi)展現(xiàn)絕佳的半導(dǎo)體傳輸特性，相比以往的傳統(tǒng)硅半導(dǎo)體材料，除了厚度上已超越三nm的制程極限外，可完全滿足次世代集成電路所需更薄、更小、更快的需求。
研究團(tuán)隊(duì)利用三高同步輻射光源，成功觀察到可以利用乘載二維材料的鐵酸鉍（BiFeO3）鐵電氧化物基板，能有效地在奈米尺度下改變單原子層二硒化鎢半導(dǎo)體不同區(qū)域的電性。吳忠霖教授表示，相較以往只能利用元素參雜或加電壓電極等改變電性的方式，該研究無(wú)需金屬電極的加入，為極重大的突破。
該研究利用單層二硒化鎢半導(dǎo)體與鐵酸鉍氧化物所組成的二維復(fù)合材料，展示了調(diào)控二維材料電性無(wú)需金屬電極的加入，就能打開(kāi)和關(guān)閉電流以產(chǎn)生1和0的邏輯訊號(hào)，這樣能大幅降低電路制程與設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，以避免短路、漏電、或互相干擾的情況產(chǎn)生。此外，由于二維材料的厚度極薄，能如同現(xiàn)今先進(jìn)的晶圓3D堆棧技術(shù)一樣，透過(guò)堆棧不同類(lèi)型的二維材料展現(xiàn)不同的功能性。透過(guò)該研究成果，未來(lái)若能將此微縮到極限的單原子層二極管組合成各種集成電路，由于負(fù)責(zé)運(yùn)算的傳輸電子被限定在單原子層內(nèi)，因此能大幅地降低干擾并能增加指令周期，預(yù)期可超過(guò)現(xiàn)今計(jì)算機(jī)的千倍、萬(wàn)倍，而且所需的能量極少，大量運(yùn)算時(shí)也不會(huì)耗費(fèi)太多能量達(dá)到節(jié)能的效果，其各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)將對(duì)現(xiàn)今的數(shù)字科技發(fā)展帶來(lái)重大的影響，也許手機(jī)充電一次就能連續(xù)使用一個(gè)月，而以現(xiàn)階段積極發(fā)展的自動(dòng)駕駛汽車(chē)來(lái)說(shuō)，如果所有的感測(cè)、指令周期都比現(xiàn)在快上千、萬(wàn)倍，行駛霹靂車(chē)再也不是夢(mèng)想。
