工程师创建原型芯片只是三个原子厚

50 多年来，硅芯片制造商设计了创造性的方式来打开和关闭，切换电生成数字 1 和 0 编码文字、 图片、 电影和其他形式的数据。

但是随着研究者所认为的电子产品在未来的 50 年，他们已经开始超越硅期待新类型的发生在单个图层只有三个原子厚 — — 比现代硅芯片 — — 远较薄但也能够更有效地控制电力来创建这些数字 1 和 0 的材料。

现在由斯坦福大学电气工程学院副教授埃里克流行领导小组展示了如何有可能大批量生产这种原子薄材料和电子产品。为什么这会有用？因为这种薄薄的材料将是透明和灵活，以及在将启用电子设备，就不可能使与硅的方法。

“如果你的窗口也是一台电视机，或你可能有一款平视显示器你的车的挡风玻璃上？”问柯比红衣主教，研究生在流行的团队里，暗示电子新材料也使成为可能的应用。

红衣主教，流行音乐和合著者克里斯 · 英语和 Saurabh Suryavanshi，这两个研究生在流行音乐的实验室中，曾描述他们在杂志上二维材料 （”内在电气运输与性能预测的合成单层 MoS2 设备”），致力于研究原子薄，二维设备的工作。

（a） 照片上 30 CVD MoS2 纳米硅纳米 SiO2。斯坦福大学标志被蚀刻出额外的对比的连续区域。统治者分裂在毫米，并且的彩色的矩形对应于数字 1(b-d)。圆形的”咖啡环”是家长教师会滴的边缘。(b-d)光学图像的相同的 SiO2/Si 芯片，采取从边缘到中心的芯片上不同的位置。大三角晶体看到边缘附近，其中合并连续的涂膜向中心。小双层地区 (~ 500 毫微米大小) 可以出现生长条件不同，TLM 测试结构随沟道长度的补充部分 A.(e) AFM 图像中所述 (L = 200 到 1200 nm) 在 1 L MoS2 上制备。（f） 侧面示意图的我们 TLM 设备与纯非盟源和漏联系人。

理论变成了现实

球队的目标是开发一个制造过程，以单层芯片变成现实。在 2004 年，当科学家们观察 — — 铅笔”带头”有关的材料 — — 石墨烯可以隔离层中测量了第一个原子薄材料厚度的一个单一的碳原子。这一发现的科学家分享 2010年诺贝尔物理学奖。

但用于做出 — — 科学家们解除层石墨烯从岩石用胶带 — — 这个发现的过程是没有用的超薄晶体变成下一代电子产品。

在石墨烯的发现之后，工程师着手寻求找到类似的材料，以及更重要的是，实际的方法以原子方式时尚薄开关电路。

它是在斯坦福大学团队成员作出很大的进步的可制造性问题上。他们开始与单层的称为二硫化钼的材料。名称描述它像三明治一样的结构︰ 一张纸的钼原子间两层的硫。先前的研究表明，二硫化钼作良好的开关，控制电力打造数字 1 和 0。

放大

问题是是否团队可以制造钼二硫化水晶大到足以形成一种芯片。这就需要建设一个水晶大致的缩略图大小。这可能听起来不算什么直到你考虑晶体所需的纵横比︰ 芯片只是三个原子厚但你缩略图的大小就像单张纸大到足以覆盖整个的斯坦福大学校园。

斯坦福大学团队制造那张由三层的原子存入一个水晶的结构比厚宽 25 万倍。红衣主教达致这个目标由制作巧妙作出改进，称为化学气相沉积制程。这种方法本质上是饮少量的硫、 钼，直到原子蒸发如烟灰。原子然后寄存作为在”句柄”衬底上，超薄液晶层可以是玻璃或甚至硅。

然而，研究人员的工作未完成。他们还到电器开关模式的材料，了解其运作。为此，他们提出使用最近的提前为首的英国人发现非常干净的沉积条件对形式好金属接触的二硫化钼层至关重要。丰富的新实验数据可用现在在实验室里也使得 Suryavanshi 工艺精确的计算机模型的新材料，并开始预测它们的集体行为作为电路元件。

波普说，”我们有大量的工作来扩展这一进程到电路的规模和更好的性能，”。”但我们现在有所有构建基块。

蚀刻开关

在芯片制造过程中必须入材料蚀刻电路。要演示如何大规模、 单层的芯片制造过程可能执行这一步在未来，团队使用标准的蚀刻工具来斯坦福徽标切其原型。然后，有了一点与他们国家的竞选期间完成一个项目的乐趣，他们刻纳米尺度的两个主要政党的候选人画像他们以原子方式细帆布。

流行音乐说斯坦福大学团队的灵感做这做类似的事情在 2008年选举周期中，当他们创造了”nanobama”— — 其实是微不足道的图像然后当选总统奧巴馬使用碳纳米管的研究人员。纳米管是另一种潜在的下一代芯片技术;该项目的研究人员用 nanobama 以此来呼吁人们关注技术专家的能力来制造几乎难以想象小小的对象。

波普说，”很多人感兴趣电子，因为技术是很有用，”。”但我们希望 nanotrump 和 nanoclinton 可以扩大研究的兴趣。也许看到画像刻三原子厚帆布将激励未来研究者的方式我们甚至无法想像没有”。