新方法可将不同材料集成于单一芯片层

简丹

以前只有晶格非常匹配的材料能被整合在一个芯片层上，美国麻省理工学院（MIT）的研究人员日前开发了一种全新的芯片制造技术，可将两种晶格大小非常不一致的材料——二硫化钼和石墨烯集成在一层上，制造出通用计算机所需的电路元件芯片。最新研究或有助于功能更强大计算机的研制。

在实验中，研究人员先将一层石墨烯铺在硅基座上，再将希望平铺二硫化钼处的石墨烯蚀刻掉，在基座的一端放置一根由PTAS材料制成的固体条，接着，加热PTAS并让气体流经它穿过基座。气体会携带PTAS分子并附着到暴露的硅上，但不会附着在石墨烯上。当PTAS分子附着时，会催化同其他气体的反应，导致一层二硫化钼形成。

研究人员将论文发表在《先进材料》上。论文第一作者、MIT电子研究实验室的凌熙（音译）说，新芯片内的材料层仅1到3个原子厚，有助于制备出超低能耗的隧穿晶体管处理器，从而制造出功能更强大的计算机。最新技术也有助于将光学元件整合进计算机芯片内。晶体管作为一种可变电流开关，要么允许电荷穿过，要么阻止电荷穿过。而在隧穿晶体管内，电荷会通过量子力学效应穿过壁垒。量子隧穿效应在微小尺度上更明显，比如在新芯片1到3个原子厚度的材料层上。另外，电子隧穿对限制传统晶体管效率的热现象免疫。所以，隧穿晶体管不仅能以极低的能耗操作，且能获得更高的速度。

凌熙表示，最新制造技术适用于任何与二硫化钼类似的材料。该研究论文另一作者、电子工程和计算机科学硕士林宇轩（音译）表示，这是一种全新的结构，可能会引发新的物理学。哈佛大学物理学教授菲利普·基姆认为，最新研究证明，两种完全不同的二维材料可以被控制整合在一个层，得到一个横向异质结构，这令人印象深刻。