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在這個科技日新月異的時代，我們的電子設備——從智慧型手機到電腦——都依賴著體積愈來愈小、效能卻愈來愈強的晶片。然而，這種持續縮小晶片尺寸的趨勢正面臨著物理極限的挑戰。近日，臺灣大學與台灣積體電路製造股份有限公司（台積電）的研究團隊在解決這個問題上取得了重大突破，他們開發出一種革命性的二維材料「鎢化硒」（WSe₂），這項成果已發表在《自然通訊》（Nature Communications）期刊。

半導體產業長期以來遵循「摩爾定律」（Moore's Law）。這個定律預測隨著技術進展，大約每兩年，我們就能在相同成本下，在晶片上塞進兩倍數量的電晶體。但是持續把電晶體做得愈來愈小時，就會遇到一個根本的問題：當元件小到奈米等級（nm，約等於頭髮直徑的十萬分之一）時，會出現所謂的「短通道效應」（short channel effect）。這會影響晶片的正常運作，可以預期也將影響電子設備的設計與發展。

這時候，二維材料就登場了。這種材料最特別的地方在於它們的厚度只有一個原子層那麼薄，低於一奈米！如果傳統的矽晶片像是一張厚紙板，那麼這種二維材料就像是一張薄如蟬翼的紙。這種極致的薄度讓它能夠更有效地控制電子的流動，有助於解決當前半導體技術面臨的問題。其中，臺大和台積電的研究團隊特別關注鎢化硒，這種材料在製作成電晶體後，展現出優異的「載子遷移率」（carrier mobility）——這是衡量電子在材料中移動效率的指標。簡單來說，就是電子可以在這種材料中更快速、更有效地移動。

特別值得一提的是，研究團隊的重大突破在於成功開發出可以生產大面積、高品質鎢化硒二維材料的方法。更重要的是，他們不只能做出單層的材料，還能製作出雙層的結構，而這種雙層結構展現出更優異的性能。

這項研究的意義不僅在於技術突破，更重要的是為未來的電子產品發展開啟了新的可能性。想像未來的智慧型手機可能會比現在更薄、更快、更省電，都將因為這類新材料的應用而實現。

此外，這項突破性研究也展現了產學合作的重要性。臺大的研究團隊結合了材料系、物理系等不同領域的專家，再加上台積電的產業實力，共同推動這項創新研究。這種合作模式不僅促進科技進步，也強化臺灣在全球半導體產業的領先地位。

新聞來源
1. 國立臺灣大學（2025年4月23日）。臺大與台積電共同合作開發二維原子層材料於下世代半導體元件成果發表於Nature Communications 。國立臺灣大學焦點新聞。https://www.ntu.edu.tw/spotlight/2025/2370_20250423.html
2. Chou, S. A. et al. (2025). Large-scale alkali-assisted growth of monolayer and bilayer WSe2 with a low defect density. Nature Communications, 16 (1), 2777.