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制造工艺重要突破:将对二维半导体器件制造产生深远影响!

2019-02-05 05:22
一粒尘埃
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目前,以硅为代表的传统半导体材料正在面临严峻挑战。通过原理创新、结构改善、工艺进步,科研人员很难再大幅度提升硅基半导体器件的总体性能。“后摩尔时代”已经悄然到来。作为有望取代硅基半导体材料的新一代半导材料,近年来二维半导体的研究进展迅猛。

石墨烯凭借机械强度高、导电导热性好、轻薄、柔性、透明等优势,一度被誉为“新材料之王”,也让二维材料成为了备受瞩目的热点。遗憾的是,石墨烯中独特的碳原子排列,虽然有利于电子轻松地高速流动,但也使之不适合作为半导体。石墨烯没有带隙,无法选择“打开或者关闭电流,而这种二进制开关机制正是现代电子器件的基础。

不过除了石墨烯之外,越来越多的二维材料被人类发现并研究,其中也不乏可以作为半导体的二维材料,例如过渡金属硫族化合物、黑磷等。科学家们已经通过这些二维材料创造出诸多半导体器件,例如:

制造工艺重要突破:将对二维半导体器件制造产生深远影响!

由二硫化钼制成的超薄柔性微处理器(图片来源:Stefan Wachter/维也纳技术大学)

制造工艺重要突破:将对二维半导体器件制造产生深远影响!

黑磷场效应晶体管(图片来源:参考资料【2】)

然而,在二硫化钼(MoS2)为代表的二维半导体器件的制造工艺中,采用电子束光刻技术,将金属电极纳米刻画到这种原子级二维材料的层上,目前会产生一些问题,导致“非欧姆接触”与“肖特基势垒”。

创新

近日,美国纽约大学工学院化学与生物分子工程系教授 Elisa Riedo 领导的团队,报告了原子级薄度处理器制造工艺中的一项重要突破。这一发现不仅将对纳米芯片制造工艺产生深远影响,而且也将鼓舞全世界各个实验室中探索将二维材料应用于更小更快的半导体的科学家们。

制造工艺重要突破:将对二维半导体器件制造产生深远影响!

(图片来源:纽约大学工学院)

团队将他们的科研成果发表在最近一期的《自然电子学(Nature Electronics)》期刊上。

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