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世界最薄芯片用液態(tài)金屬納米打印，或帶來(lái)電子工業(yè)下一個(gè)革命

2017-03-14 13:26:39 作者：本網(wǎng)整理來(lái)源：網(wǎng)絡(luò) 分享至：

Nature Communications 近日刊文，介紹了一種使用液態(tài)金屬為原料，2D 打印來(lái)制造集成電路的技術(shù)。電子行業(yè)的基本技術(shù)自 1920 年以來(lái)沒(méi)有進(jìn)展，因此這種新的2D打印技術(shù)十分重要，能夠制作出超薄的電子芯片，并且顯著提高處理能力，降低成本。

研究人員開發(fā)了一種新技術(shù)，使用液態(tài)金屬來(lái)生產(chǎn)厚度僅為一個(gè)原子的集成電路，可以帶來(lái)電子學(xué)的下一個(gè)巨大進(jìn)步。

這一工藝為生產(chǎn)大約 1.5 納米厚的晶片鋪平了道路。你可以這樣對(duì)比，一張紙的厚度是 10 萬(wàn)納米。

此前也有人提出類似的其他技術(shù)，但全部被證明在質(zhì)量方面不可靠，難以規(guī)?；a(chǎn)生，或者就是只能在非常高的溫度（550攝氏度或更高）下起作用。

澳大利亞墨爾本 RMIT 大學(xué)工程學(xué)院教授 Kourosh Kalantar-zadeh 領(lǐng)導(dǎo)了這一項(xiàng)目，該項(xiàng)目還包括他在 RMIT 的同事，以及來(lái)自 CSIRO、Monash 大學(xué)、北卡羅來(lái)納州立大學(xué)和加州大學(xué)的研究人員。

實(shí)驗(yàn)中提到的 GaS 晶體以及 2D 打印過(guò)程示意圖。

電子工業(yè)的發(fā)展已經(jīng)遇到了瓶頸。

Kourosh Kalantar-zadeh 教授表示，“汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的基本技術(shù)自 1920 年以來(lái)沒(méi)有進(jìn)展，電子行業(yè)也一樣。如今的移動(dòng)電話和計(jì)算機(jī)和五年前的設(shè)備相比，并沒(méi)有強(qiáng)大多少。”

這就是為什么這種新的 2D 打印技術(shù)是如此重要。使用 2D 打印技術(shù)，研究人員能夠在同一表面上安置下數(shù)量多得令人難以置信的薄電子芯片層，從而大幅提升處理能力，并且降低成本。

這種新的工藝將帶來(lái)電子工業(yè)的下一個(gè)革命。

RMIT 和 CSIRO的研究人員 Benjamin Carey 表示，制作僅有一個(gè)原子厚的電子晶片可以克服當(dāng)前芯片生產(chǎn)的局限性。

這種方法還可以生產(chǎn)高柔性、可彎曲的材料，為柔性電子產(chǎn)品鋪平了道路。

目前的工藝沒(méi)有一種能夠在大的表面積上制造原子級(jí)薄的半導(dǎo)體均勻表面，而后者對(duì)于芯片的工業(yè)規(guī)模制造是必須的。

“我們的解決方案是使用金屬鎵和銦，它們具有低熔點(diǎn)。”Carey 說(shuō)。

“這些金屬在它們的表面上產(chǎn)生原子級(jí)薄的氧化物層，氧化層很自然地保護(hù)下面的金屬。我們?cè)谥圃旃に囍惺褂玫木褪沁@種薄氧化物。”

“通過(guò)滾壓液態(tài)金屬，氧化物層可以轉(zhuǎn)移到電子晶片上，然后硫化。晶片的表面可以經(jīng)過(guò)預(yù)處理，形成單獨(dú)的晶體管。”

“我們使用這種新穎的方法來(lái)創(chuàng)造具有非常高增益和大規(guī)模制造可靠性的晶體管和光電探測(cè)器。”

描述了這一新技術(shù)的論文“Wafer Scale Two Dimensional Semiconductors from Printed Oxide Skin of Liquid Metals”已經(jīng)在 Nature Communications 雜志上發(fā)表。

DOI：10.1038/NCOMMS14482

論文：使用液態(tài)金屬印刷氧化皮晶圓級(jí)二維半導(dǎo)體