- 普林斯頓大學研發的半導體可通過光編程和重新編程。
- 新材料的特性可在不重建的情況下調整，超越傳統二元開關。
- 研究團隊展示了可編程電子開關的陣列，顯示光控制行為的潛力。
- 未來電子設備可在製造後修改功能，無需重新設計半導體。
普林斯頓大學的研究人員開發了一種薄型半導體，該半導體可以通過不同波長的光進行編程、擦除和重新編程。與傳統半導體不同，傳統半導體的電性在製造完成後基本上是固定的，而這種新材料則可以反覆調整。研究團隊將二維半導體與光響應分子結合在一起。在特定波長的光照射下，這些分子的結構會發生變化。這種變化改變了半導體的電子和光學特性，使其反應可以在不重建材料的情況下進行控制。
研究人員表示，這最終可能導致電子設備的功能能在製造後改變，而不是在製造過程中永久確定。
光控制半導體的新方法
光為半導體提供了新的控制方式。電氣與計算機工程助理教授、該研究論文的主要作者謝賽恩（Saien Xie）表示：「創造智能材料的第一步是反應能力。生活系統非常智能，因為它們不斷感知和反應其周圍環境。我們希望創造一種材料，能夠類似地對外部刺激做出反應，而不是永久固定。」這種材料還超越了傳統電子開關的二元行為。它的反應不僅僅是代表開或關的狀態，而是可以逐漸調整，然後使用光反轉其狀態。
吉（Ji）表示：「我們可以逐步調整材料的反應，然後再逆轉過程。」這一能力來自於半導體與其附著分子之間的相互作用。改變分子的結構會改變半導體的導電性和對光的反應，從而為研究人員提供了一種動態調整其特性的方式。
可編程電子設備的潛力
這項工作對於可編程電子設備尤為有用，因為改變設備行為通常需要不同的硬件或電路。研究團隊已經製造出一塊均勻的半導體，尺寸為 1 吋見方。利用這種材料，研究人員建立了可編程電子開關的陣列，展示了光控制行為可以納入功能結構中，而不僅限於小型實驗室樣本。下一步是將這些開關連接到電路中。電路是創建更複雜電子系統的基本構建塊，因此展示一個工作電路將使這項技術更接近實用裝置。
研究人員預想，電子設備在離開製造過程後可以進行修改。這樣可以讓相同的硬件承擔不同的功能，而無需為每個應用設計全新的半導體。謝賽恩表示：「我們的長期願景是建造那些功能在製造過程中不再固定的電子設備。我們希望設計的設備其特性能在製造後動態重新配置。這項工作展示了實現該目標的重要一步。」這種方法仍處於早期研究階段。目前的演示顯示了可編程半導體開關，而更大規模的集成電路和完整的電子設備仍然是未來的目標。
如果這項技術可以擴展，光可能提供一種新方法來控制半導體特性，而無需物理修改基礎材料。這將為比當前固定功能晶片更具適應性的電子設備鋪平道路。
這項研究的標題為《大面積、光可編程 2D 半導體與變色分子功能化》，發表於《科學進展》（Science Advances）期刊。
光編程半導體的未來展望
這項研究展示了通過光來控制半導體特性的潛力，這不僅能提升電子設備的靈活性，還能減少對新硬件的需求。隨著技術的進步，未來的電子設備可能會變得更加智能，能夠根據環境變化動態調整功能。這對於快速變化的科技市場而言，意味著更高的適應性和效率，並可能改變我們對電子設備設計的基本理解。