《IEEE Spectrum》报道，一组研究人员正在探索将煤炭作为下一代二维晶体管绝缘材料的潜在替代品，以取代现有的金属氧化物薄膜。如果煤炭能够成功替代现代金属氧化物晶体管，那么这对于半导体行业来说将具有重大意义。

半导体器件正常工作需要依赖多种材料。虽然半导体主要由硅构成，但为了隔离硅晶体管并防止电流在不应流动时逸出（即漏电现象），还需要额外的材料进行绝缘。当前半导体中，正是采用金属氧化物来为硅晶体管提供绝缘，从而有效控制漏电问题。

然而，目前存在一个难题：由于人工智能等众多因素的影响，半导体晶体管的需求达到了前所未有的高度。作为现代半导体晶体管核心材料的硅，在半导体芯片需求不断增长的情况下变得越来越难以获取。因此，半导体行业正迫切寻求新的、更易获得的材料来替代硅。

在这种背景下，研究人员竟然发现煤炭有可能成为帮助替代硅基半导体晶体管的一种候选材料。值得注意的是，煤炭并非用于替换硅晶体管本身，而是被研究用作非硅晶体管的绝缘体，以取代金属氧化物。

当前，科研人员还在关注其他几种可能替代硅晶体管的材料，比如石墨烯和钼。由这两种材料制成的晶体管被称为二维晶体管，因为它们拥有极其扁平的结构，其中石墨烯尤其独特，能够在单原子层厚度下实现功能。

但是，二维晶体管面临的一个问题是当与金属氧化物结合时，金属氧化物无法为其提供充分的绝缘，导致漏电现象发生，使得这些晶体管无法正常工作。而研究发现，煤炭在这方面表现出色，能更好地对石墨烯和钼制的二维晶体管进行绝缘，尤其是能妥善处理其极度平坦的表面，这是金属氧化物所做不到的。

尽管关于煤炭作为绝缘体的研究还处于起步阶段，但目前煤炭是唯一已知能够有效绝缘石墨烯和钼二维晶体管的材料，这无疑预示着煤炭在未来有着广阔的应用前景。此外，煤炭还具备储量丰富、易于制造以及富含纳米结构等多种优势，使其有望成为未来半导体制造的理想材料。

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