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世界最薄晶体管:厚度仅相当于3个原子

2015年05月13日 ?? 收藏0
“世界最薄电子产品”的有力竞争者来了,因为它竟然只有3个原子厚。根据出版的《自然》杂志上的一篇论文所述,研究人员们已经发现了一种制作超薄晶体管的新工艺。该装置使用了被称为“过渡金属硫属化合物”的新材料(全称为transition metal dichalcogenide),其特点是相当之薄。通常情况下,其薄膜只有几个原子那么厚,但性能却足以用于制造太阳能电池、光感器、或者半导体。

图1 系统的总体框图

对于物理学家和制造商们来说,其前景相当令人期待。但要让这种材料能够一致性地工作,仍然极度困难。好消息是,今天面世的这篇论文,已经给出了迄今为止最佳的解决方案。

首席作者之一的Saien Xie表示:“我们的工作,已经将TMDs推动到了与技术相关的规模,并且基本上扫清了商业化的障碍”。 现代芯片制造已经在硅材料性能和密度上遇到了瓶颈,以至于很多人担心摩尔定律会就此被终结。如果电子电路要做到更小更快,那就必须找到超薄的替代材料。

图1 系统的总体框图

晶圆级单层薄膜TMD

说到这种超薄的过渡金属硫属化合物(TMDs),不少人肯定会联想到另一种经常见诸报端的材料——没错,它就是石墨烯(Graphene)。

尽管目前讨论TMDs和石墨烯谁更适用还为时尚早,但这至少为未来的发展指明了一个方向。

图1 系统的总体框图

连续单层二硫化钼薄膜的金属化学气相沉积制备法

TMDs的制备用到了两种商业化的前体化合物——即乙硫醚(diethylsulfide)和一种六羰基金属化合物(metal hexacarbonyl compound)——混合硅晶片后,在氢气中用550℃的温度烘烤26个小时。

这样,我们就制作出了拥有良好的电子迁移率的200个超薄晶体管,但其中只有2个是不合格的。换言之,这项研究的制备成功率竟然达到了99%!

当然,目前研究人员们最关心的,还是其能否在大规模制造过程中,生产出“始终如一”的超薄晶体管,这些问题仍有待于在未来进一步细化。

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