突破性的方法创造出更好、更便宜的纳米芯片

自从第一台占据整个房间、重达数吨的计算机问世以来,技术突飞猛进。在随后的几十年里,计算机和电子元件变得越来越小、越来越快、越来越节能。这一不断向更小型和更强大的计算机发展的技术进步,将我们带到今天,在那里人们寻求纳米级的进步。

由欧盟资助的Swing项目支持的一组研究人员现在在纳米技术方面取得了另一个突破。他们发明了一种在二维半导体上制造原子薄处理器的新方法。他们的发现可能从根本上影响使用二维材料的半导体研究,并在纳米芯片生产领域带来深刻的变化。

由纽约大学坦顿工程学院化学和生物分子工程教授Elisa Riedo领导的研究小组在《自然电子学》杂志上发表的一篇论文中讨论了他们的研究结果(利用热纳米光刻技术在具有消失肖特基势垒的单层MoS2上制作金属接触图案)。

研究人员的创新方法包括使用加热到100°C以上的探针进行光刻。这项技术被称为热扫描探针光刻(T-SPL),它比在诸如二硫化钼(MoS2)等二维半导体上制造金属电极的通常方法表现得更好。MoS2等材料被认为是开发新型电子元件的良好材料。

该方法的优点

根据研究,T-SPL方法在许多方面优于电子束光刻(EBL)——目前使用的方法。首先,它大大提高了二维晶体管的质量。它通过抵消肖特基势垒来实现这一目的,肖特基势垒在半导体材料和金属相遇的地方阻止电子流动。

第二,它使芯片设计者更容易对二维半导体进行图像处理,并按照他们希望的任何方式对电极进行排列——这是EBL方法所不允许的。

第三,T-SPL方法不仅可以节省初始投资成本,还可以节省运营成本。由于这样一个系统在环境条件下工作,它消耗的能量要少得多,因此不需要产生高能电子或超高真空。

最后,利用这种使用平行热探针的新制备方法,很容易实现工业规模的纳米芯片生产。

一篇发表在《科学日报》网站上的文章报道了Riedo教授的希望,T-SPL将把大部分制造产品从价格昂贵、供应短缺的洁净室转移到各个实验室。如果这成为可能,可能会导致材料科学和芯片设计比目前取得的进展更快。

自2016年推出以来,Swing(为逻辑和计算设计可重构自旋波纳米器件)一直致力于推进磁振子领域——一个结合了磁性、自旋电子学和电子学的快速增长领域。Swing的跨学科方法得益于在磁学、纳米科学、光子学和创业方面的专业知识。该项目于2019年10月结束。

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