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体育竞彩app_《Nature》头条!石墨烯化身“复印机”种植半导体器件

发布时间:2021-02-19 18:08:02来源:体育竞彩app-首页编辑:体育竞彩app-首页阅读: 当前位置:首页 > 考古发现 > 手机阅读

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体育竞彩app|晶圆是半导体行业的核心材料2016年,全球半导体市场销售额超过历史最高点,约3390亿美元。其中,半导体行业在全球范围内消费了约72亿美元用于微电子元件基板的晶圆,晶圆可以转化成为晶体管,发光二极管和其他电子和光子器件,是半导体行业的核心材料。麻省理工学院工程师研发出有一种新技术可以大大降低生产晶圆的总体成本,在此基础上,未来的半导体器件有可能由比传统的硅材料性能更佳、超乎寻常的非硅半导体材料做成。

该成果公开发表在了今天的《Nature》上。该新技术用于单层碳原子材料石墨烯作为一种“复印机”,将简单的晶体图案从下面的半导体晶圆移往到完全相同材料的顶层。

工程师们原作了精准掌控的程序,将单片石墨烯放到便宜的晶圆上,然后,在石墨烯层上生长半导体材料。他们找到,石墨烯充足厚到使其看上去不可见,可以从顶层利用石墨烯看见底层的晶圆,从而不不受石墨烯的影响而印刷图案。

同时,石墨烯也不够“湿”,不更容易黏附到其他材料上,使得工程师需要在其结构被印刷之后从晶圆上非常简单地挤压石墨烯上面的半导体层。麻省理工材料科学与工程系助理教授JeehwanKim回应,在传统的半导体生产过程中,一旦其结晶图案被蚀刻,就不会十分稳固与半导体材料融合,完全不有可能分离开了而不毁坏两层。“你最后被迫壮烈牺牲晶圆”Kim说道。

Kim回应,使用该项新技术,制造商现在可以用于石墨烯作为中间层,可以拷贝团,然后将拷贝的膜从晶圆上挤压下来,晶圆还可以反复利用。Kim回应,除了节省晶圆的成本外,还为探寻更加多其他类型的半导体材料建构了机会。

Kim回应:“业界仍然坚决用于单晶硅片,尽管有更加多的性能更佳的半导体材料问世比如磷化铟、砷化镓和磷化镓等,但与硅材料比起高昂成本预见无法大规模商业化。这项技术的问世,使得我们可以根据性能来自由选择半导体材料,而需要受到成本的制约。自2004年石墨烯被找到以来,研究人员仍然在研究其卓越的电学性能体育竞彩app,期望利用它提升电子设备的性能。石墨烯是一种十分好的电导体,因为电子完全可以没妨碍地流到石墨烯。

因此,研究人员仍然致力于找寻使石墨烯作为低廉的高性能半导体材料的方法。“人们仍然希望可以利用石墨烯生产超高速的电子器件,”Kim说道。

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“但事实证明,生产好的石墨烯晶体管知道很难。”为了使晶体管工作,其原材料必需需要关上和重开电子流,以产生1和0的模式,命令设备如何继续执行一组计算出来。

但是,很难制止电子通过石墨烯的流动,所以石墨烯作为导体性能很好,但是作为半导体性能很差。Kim的小组使用了一种全新的思路在半导体中用于石墨烯,研究人员仍然专心于石墨烯的电特性,而是研究了石墨烯材料的机械特性。

Kim说道:“我们对石墨烯有反感的信念,因为它是一种十分强劲的超薄材料,并且在水平方向上在原子之间构成十分强劲的共价键。“有意思的是,它具备十分很弱的范德华力,这使得石墨烯的表面很湿。拷贝和挤压该团队找到,石墨烯具备类似于超薄特氟龙涂层的特性,可以垫在晶圆和半导体层之间,获取了一个完全不能察觉到的不硬的表面,半导体材料的原子依然可以以晶片晶体的图案重新排列。

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该材料一旦蚀刻,就可以很更容易地从石墨烯表面挤压,从而容许制造商新的用于原本的晶圆。该团队找到,这项他们称作“远程外延”的技术,可以构建同一个半导体晶圆上拷贝和挤压有所不同的半导体层,研究人员将其技术应用于其他晶圆和半导体材料也获得了顺利,还包括磷化铟、砷化镓和磷化镓材料,这些材料的成本比硅高达50到100倍。Kim回应,这种新技术使制造商有可能新的用于硅片和更加高性能的材料-“从概念上谈,无限制”。一个超乎寻常的未来这项以石墨烯为基础的拷贝-剥离技术也有可能推展柔性电子领域发展。

一般来说,由于晶圆是刚性的,由他们制取的器件也无法超过柔性。Kim说道,有了这项技术,LED和太阳能电池等半导体器件可以展开刀柄和变形。事实上,该团队通过利用该技术生产在MIT徽标上图案化的柔性LED显示屏展出了这种可能性。

“假设你想要在你的车上加装太阳能电池,这车身不是几乎平缓的,有很多曲线,”Kim说道。“你可以在半导体上涂上它吗?现在不有可能,因为薄的晶圆无法倾斜,而现在我们可以挤压,倾斜,你可以在汽车,甚至衣服上做到保形涂层。”展望未来,研究人员计划设计一个可重复使用的“母晶片”,其区域由有所不同的外来材料做成。

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以石墨烯为中介,期望能建构出有多功能,高性能的器件。他们还在研究混合和给定各种半导体并将其填充为复合材料结构。

“现在,超强材料可以很热门,”Kim说道。“您不用担忧晶圆的成本,让我们给您复印机,您可以栽种半导体器件,挤压它,并新的用于晶圆。

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