生長在晶片上的原子級電晶體
編譯/高晟鈞
新興起的人工智能應用程序,例如自然生成人類語言的聊天機器人,需要更密集、強大的計算機晶片。傳統上,半導體晶片由3D塊狀材料製成,因此實現更密集的多層電晶體非常困難。
將這種二維材料直接建造在晶圓上並不容易,因為該過程需要超過攝氏600度的溫度,但是矽晶體管和電路很可能只有攝氏400度溫度的耐熱度。另外,在晶片上直接種植二維電晶體還很可能導致設備的缺陷,進而影響最終設備和電路的性能。
對此,來自麻省理工的研究人員展示了一種全新的技術,可以將超薄二維材料製成的電晶體直接在現有的矽基晶片上生成,並且此技術所應用的低溫生長工藝,還可以確保晶片不會因溫度而造成損壞。
此項新技術顯著地減少了生長二維材料所需要的時間。以往,我們需要超過一天才能生長單層的二維材料,新工藝技術則可以在不到一小時內,便在八英寸的晶圓上,生長出均勻的金屬二硫化物材料層。
「使用二維材料是增加集成電路密度的有效方法。道理就像是,一間平房只能容納數十人;然而,隨著樓層越建越高,大樓將能容納更多的人,從而增加工作的效率。」主要作者Jiadi Zhu說道。
二硫化鉬具有柔韌性、強大的電子和光子特性,使其成為半導體電晶體的理想選擇。透過特殊的氣相沉積工藝,將含有硫和鉬的有機化合物在反應室內加熱,形成更小的分子,並在晶圓表面形成二硫化鉬鏈。另外,為防止硫導致半導體金屬硫化,研究人員會在晶片頂部沉積一層非常薄的鈍化材料來防止硫化現象。
未來,研究人員希望微調他們的技術,並探索低溫生長工藝在其他如紡織品、紙張等柔性物質的應用。這對於將半導體集成到衣服或是筆記本等日常用品至關重要。
資料來源:TechXplore
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