新方法可將不同材料整合于單一晶片層
- 發佈時間：2016-01-29 01:30:33 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京1月28日電 （記者劉霞）以前，只有晶格非常匹配的材料能被整合在一個晶片層上。據美國麻省理工學院（MIT）網站27日報道，該校研究人員開發了一種全新的晶片製造技術，可將兩種晶格大小非常不一致的材料——二硫化鉬和石墨烯整合在一層上，製造出通用電腦所需的電路元件晶片。最新研究或有助於功能更強大電腦的研製。
在實驗中，研究人員先將一層石墨烯鋪在硅基座上，再將希望平鋪二硫化鉬處的石墨烯蝕刻掉，在基座的一端放置一根由PTAS材料製成的固體條，接著，加熱PTAS並讓氣體流經它穿過基座。氣體會攜帶PTAS分子並附著到暴露的硅上，但不會附著在石墨烯上。當PTAS分子附著時，會催化同其他氣體的反應，導致一層二硫化鉬形成。
研究人員將論文發表在最新一期《先進材料》上。論文第一作者、MIT電子研究實驗室的淩熙（音譯）説：“新晶片內的材料層僅1到3個原子厚，有助於製備出超低能耗的隧穿電晶體處理器，從而製造出功能更強大的電腦。最新技術也有助於將光學元件整合進電腦晶片內。”
電晶體作為一種可變電流開關，要麼允許電荷穿過，要麼阻止電荷穿過。而在隧穿電晶體內，電荷會通過量子力學效應穿過壁壘。量子隧穿效應在微小尺度上更明顯，比如在新晶片1到3個原子厚度的材料層上。另外，電子隧穿對限制傳統電晶體效率的熱現象免疫。所以，隧穿電晶體不僅能以極低的能耗操作，且能獲得更高的速度。
淩熙表示，最新製造技術適用於任何與二硫化鉬類似的材料。該研究論文另一作者、電子工程和電腦科學碩士林宇軒（音譯）表示：“這是一種全新的結構，可能會引發新的物理學。”
哈佛大學物理學教授菲利普·基姆認為：“最新研究證明，兩種完全不同的二維材料可以被控制整合在一個層，得到一個橫向異質結構，這令人印象深刻。”
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