新方法可將不同材料集成于單一芯片層

簡丹

以前只有晶格非常匹配的材料能被整合在一個芯片層上，美國麻省理工學院（MIT）的研究人員日前開發了一種全新的芯片制造技術，可將兩種晶格大小非常不一致的材料——二硫化鉬和石墨烯集成在一層上，制造出通用計算機所需的電路元件芯片。最新研究或有助于功能更強大計算機的研制。

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材料制成的固體條，接著，加熱PTAS并讓氣體流經它穿過基座。氣體會攜帶PTAS分子并附著到暴露的硅上，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《先進材料》上。論文第一作者、MIT電子研究實驗室的凌熙（音譯）說，新芯片內的材料層僅1到3個原子厚，有助于制備出超低能耗的隧穿晶體管處理器，從而制造出功能更強大的計算機。最新技術也有助于將光學元件整合進計算機芯片內。晶體管作為一種可變電流開關，要么允許電荷穿過，要么阻止電荷穿過。而在隧穿晶體管內，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，比如在新芯片1到3個原子厚度的材料層上。另外，電子隧穿對限制傳統晶體管效率的熱現象免疫。所以，隧穿晶體管不僅能以極低的能耗操作，且能獲得更高的速度。

凌熙表示，最新制造技術適用于任何與二硫化鉬類似的材料。該研究論文另一作者、電子工程和計算機科學碩士林宇軒（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。