「微」乎其微的飛躍　世界首個功能性二維微晶片

編譯／高晟鈞

自從2004年，科學家們首次製造出原子級的薄石墨層──石墨稀，由於其奇特的物理特性，為眾多領域的研究打開了一扇大門，開發了許多先進且新穎的設備。

然而，儘管進行了20餘年的研究，由於製造和處理此類易碎薄膜的挑戰，使得二維材料的功能性設備仍難以實現。但來自沙烏地阿拉伯的Mario Lanza教授最近在二維材料領域取得了巨大突破，展示了世界上第一個完全由二維材料打造的功能性2D晶片。

「我們的動機是通過使用傳統的矽基CMOS微電路作為基礎，並利用半導體製造技術來提高基於2D材料的電子設備水平。合成二維材料的困難之處，在於它可能包含一些局部缺陷，例如，一些原子雜質可能導致小型設備出現故障。因此，我們很難在不損壞微晶片的情況下，將二維材料集成到微晶片中。」Mario Lanzo說道。

研究團隊為了將缺陷的影響降至最低，為此，他們優化了晶片的設計，在晶片的一側製造了標準的互補金屬氧化物半導體晶體管（CMOS），使得二維材料可以在小於0.25微米的小焊盤中穩定的傳輸。

研究團隊在銅箔上生產了二維材料（六方氮化硼或六方氮化硼），並使用一種稱為Low temperature Wet Process的技術，將其轉移到微晶片上，並通過傳統的真空蒸發和光刻在頂部形成電極，最中得到了一個5×5的單晶體管／單憶阻器陣列。

這種晶片的特殊物理特性，使其成為理想的「憶阻器」，一種電阻元件，可以通過施加的電壓來進行調整，在數千個周期內可以穩定進行高性能運作，使其成為優秀的低功耗神經網路元件。

「目前，我們正在與領先的半導體公司洽談相關合作方案。並且考慮在大學內安裝我們自己的2D材料晶圓級工業處理矽統。」Mario說道。

資料來源:SciTechDaily

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