生長在晶片上的原子級電晶體

編譯／高晟鈞

新興起的人工智能應用程序，例如自然生成人類語言的聊天機器人，需要更密集、強大的計算機晶片。傳統上，半導體晶片由3D塊狀材料製成，因此實現更密集的多層電晶體非常困難。

將這種二維材料直接建造在晶圓上並不容易，因為該過程需要超過攝氏600度的溫度，但是矽晶體管和電路很可能只有攝氏400度溫度的耐熱度。另外，在晶片上直接種植二維電晶體還很可能導致設備的缺陷，進而影響最終設備和電路的性能。

對此，來自麻省理工的研究人員展示了一種全新的技術，可以將超薄二維材料製成的電晶體直接在現有的矽基晶片上生成，並且此技術所應用的低溫生長工藝，還可以確保晶片不會因溫度而造成損壞。

此項新技術顯著地減少了生長二維材料所需要的時間。以往，我們需要超過一天才能生長單層的二維材料，新工藝技術則可以在不到一小時內，便在八英寸的晶圓上，生長出均勻的金屬二硫化物材料層。

「使用二維材料是增加集成電路密度的有效方法。道理就像是，一間平房只能容納數十人；然而，隨著樓層越建越高，大樓將能容納更多的人，從而增加工作的效率。」主要作者Jiadi Zhu說道。

二硫化鉬具有柔韌性、強大的電子和光子特性，使其成為半導體電晶體的理想選擇。透過特殊的氣相沉積工藝，將含有硫和鉬的有機化合物在反應室內加熱，形成更小的分子，並在晶圓表面形成二硫化鉬鏈。另外，為防止硫導致半導體金屬硫化，研究人員會在晶片頂部沉積一層非常薄的鈍化材料來防止硫化現象。

未來，研究人員希望微調他們的技術，並探索低溫生長工藝在其他如紡織品、紙張等柔性物質的應用。這對於將半導體集成到衣服或是筆記本等日常用品至關重要。

資料來源:TechXplore

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