计算机，尽管它们表面上复杂多样，实际上不过是大量的电子开关，按照正确的顺序开闭以处理数字信息。半导体技术使得这些开关变得非常微小而且令人难以置信的快速。

半导体材料氮化镓有望使这些器件变得更加快速。这是因为氮化镓中的载流子，例如电子，能够以高速穿过材料。这使得氮化镓在高电子迁移率晶体管（HEMTs）中非常有用，特别适用于高频和高功率应用，包括手机充电器、5G基站、雷达和卫星通信。

优化高电子迁移率晶体管（HEMT）运行的一个关键方面是实现能够将晶体管切换为开启或关闭状态的电气连接。通常称为肖特基栅的这些连接可能遭受高泄漏电流的困扰，即使在晶体管处于关闭状态时，电流仍然在流动。这导致能耗过高并限制了在设备发生故障之前可以施加的电压。

小航李团队的王川炬和Husam Alshareef团队的徐向明，以及来自印度和中国的同事和同行合作展示了这些限制可以通过制备辐射场效应晶体二极管门电极材料的一类物质MXenes来最小化。MXenes是一种金属二维原子薄层过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物。这些研究结果已发表在《先进材料》杂志上。

"尽管传统金属是电气接触氮化镓的传统选择，但两种材料之间的化学反应会产生缺陷，可以捕获电荷，并且极大地限制了栅极的可控性。"王解释道："传统的金属栅接触材料通常使用电子束蒸发和溅射等方法沉积，这些方法与半导体基片之间存在直接的化学键。"

“我们表明，我们的二维MXene与半导体基片形成所谓的范德华接触，这可以显著减少界面陷阱和固定电荷，”他说道。

沙特阿拉伯科技大学的团队采用了超洁净的MXene Ti3C2Tx薄膜制作了一种具有GaN HEMT和栅极接触的器件。该器件的断态电流仅为每毫米10^-7毫安，相比于"开启"时的电流，这个数值大致小了10^13倍。这种开关足足达到了传统镍-金接触器件的六个量级改进。

“下一步是将MXenes作为肖特基栅接触材料应用于其他类型的晶体管，如Ga2O3、In2O3、NiO和AlN。”王说道。

阿尔沙里夫表示，他和李教授对于川剧和祥明的创造力和辛勤工作感到非常骄傲。“他们应该因这个项目的成功而受到很大的赞誉。”