由新加坡科技与设计大学（SUTD）领衔的研究团队在《纳米快报》上发表的一项全新研究，或许能够助力攻克在不损及接触性能的前提下，实现超薄二维（2D）晶体管与互连集成的难题。该SUTD团队展示了如何借助调整电场，对MoS2 - Bi - MoS2三层异质结构中的电流进行重新配置。

研究人员运用先进的密度泛函理论（DFT）模拟发现，当一层半导体铋被夹置于两层二维化合物半导体MoS2之间时，原子会从轻微的波纹（或弯曲）结构重新排布为完全平坦的结构。据研究小组所言，这种结构的扁平化对电子产生了显著影响：它消除了能带隙，使电子能够自由移动，从而让材料转变为金属态。SUTD博士后研究员王树华表示：“一旦铋片变得全然平坦，电子状态便会重叠，此时该材料会突然像金属一样导电。这种转变完全由机械压力驱动。”

这一效应与数十年来的理论研究以及此前在独立单层上的实验所预测的铋的半导体特性形成了鲜明反差，该效应早在2025年年初一篇具有里程碑意义的《自然》杂志论文中就已有所报道。发表于《纳米快报》（Nano Letters）的最新研究揭示了为何密闭的铋能够导电，而未密闭的铋却不能。通过将压力、结构与电子行为相关联，研究小组证实，范德瓦尔斯挤压促使铋的原子晶格趋于平整，进而触发了实现金属特性所需的结构和电子跃迁。

研究人员进一步提出了MoS2 - Bi - MoS2三层异质结构，其中原子级薄的铋充当着夹在两个半导体层之间的金属桥。他们的模拟结果揭示了一种惊人的不对称性：一个MoS2层与金属Bi形成低电阻（欧姆）接触，而另一个则形成高电阻（肖特基）势垒。通过施加一个垂直于堆叠的外部电场，研究小组表明，这种欧姆接触能够在顶层和底层之间进行切换，从而使电流能够在所需的层之间实现转移。

他们认为，这种被称作层选择性欧姆接触的机制标志着二维电子学领域的一个全新里程碑。它将人们熟知的金属 - 半导体界面拓展为依赖于层、且可由场控制的接触——这正是层电子学的核心所在。层电子学是一种利用二维材料中的层自由度进行数据处理和存储的设备概念。

SUTD的项目负责人Yee Sin Ang指出：“传统电路一旦完成连接，便会永久固定。”“而在MoS2 - Bi - MoS2三层异质结构中，我们能够通过调整电场来重新配置电流的流经路径。这意味着同一设备无需重新布线，便可执行多种功能。这是迈向可重新编程、节能型纳米电子学的关键一步。”

该团队表示，这种通过机械或电场对接触行为进行微调的能力，为下一代灵活、低功耗、可重构的计算芯片开辟了一条强劲且可持续的发展路径。

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