这种材料使电荷能够以前所未有的顺畅度通过。

华威大学与加拿大国家研究委员会的科学家宣布，他们在硅兼容材料中实现了有史以来最高的电导率，这被形容为通向更快速、高效电子及量子器件的重大突破。该研究成果于本周发表在《今日材料》期刊上，核心是一种在硅晶圆上生长的纳米级压缩应变锗层。

这种材料使电荷能够以前所未有的顺畅度通过，随着半导体行业面临现代处理器的物理极限，它有望延长硅基芯片制造技术的生命周期。

新型量子半导体材料

目前大多数芯片仍依赖硅材料，但随着元件缩小和晶体管密度提升，现代设备会产生更多热量并面临性能提升的瓶颈。锗元素早在1950年代就被用于最早的晶体管，其优异的电荷迁移率早已为人所知，但始终难以与主流硅生产技术集成。

华威大学副教授兼半导体研究组负责人马克西姆·米罗诺夫博士表示，团队研发的新型“硅基压缩应变锗”材料突破了这一障碍。米罗诺夫在一份声明中指出：“传统高迁移率半导体（如砷化镓）成本高昂且无法与现代硅制造工艺兼容。我们的新型CS-GoS量子材料兼具全球领先的迁移率与工业级可扩展性，是迈向实用化量子和经典大规模集成电路的关键一步。”

研究人员通过对超薄锗层施加受控压缩应变实现性能突破。该工艺形成了极高纯度、排列有序的晶体结构，减少了阻碍电荷流动的缺陷。测量数据显示，该材料的空穴迁移率达到创纪录的715万平方厘米/伏·秒，远超标准工业硅材料，也是现代芯片制造兼容的第四族半导体中报告过的最高值。

刷新电导率纪录

加拿大国家研究委员会首席研究官谢尔盖·斯图迪金博士表示，这一成果为全球电子产业核心材料的电荷传输设立了新基准。“它为完全兼容现有硅技术的更快速、高能效电子与量子设备开辟了道路。”

此项进展正值芯片制造商与各国政府竞相突破传统半导体设计极限之际。高迁移率材料可帮助制造商降低能耗、提升处理速度，并满足量子计算、人工智能和先进数据中心的新兴需求。

华威大学与加拿大团队表示，CS-GoS平台可作为未来量子信息系统、自旋量子比特、低温控制电路和超低功耗处理器的基础。由于该材料直接构建于硅基之上，研究人员强调可利用现有制造设施生产新型器件，从而降低成本并加速部署。

这项研究也强化了英国在先进半导体材料领域的布局。华威大学半导体研究组已致力开发应变层锗技术多年，但研究人员表示最新成果标志着迄今最重要的里程碑。团队计划继续优化材料，并与合作伙伴共同探索器件架构潜力。尽管商业化应用尚需数年，科学家指出这一破纪录性能证明了硅兼容量子材料仍蕴藏着未开发的潜力。

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