استعراض

مؤخرا، أفاد معهد التكنولوجيا فريق من جامعة نيويورك بقيادة انفراجة كبيرة في رقيقة بالذرة عملية التصنيع درجة المعالج. وهذا الاختراق يكون لها تأثير نانومتر عملية تصنيع الرقائق عميقة.

خلفية

في الوقت الحاضر، والمواد أشباه الموصلات التقليدية يمثلها السيليكون تواجه تحديات خطيرة. وفقا لمبدأ الابتكار، وتحسين هيكل، وتحسين عملية والباحثين من الصعب إلى حد كبير تحسين الأداء العام للأجهزة أشباه الموصلات القائمة على السيليكون. "عصر هوى من moer" لقد حان بهدوء. كما من المتوقع أن تحل محل القائمة على السيليكون مادة شبه موصلة من جيل جديد من مواد أشباه الموصلات، تقدم البحوث في السنوات الأخيرة، وسرعة أشباه الموصلات ثنائي الأبعاد.

الجرافين مع قوة ميكانيكية عالية، التوصيل الكهربائي والحراري الجيد، رقيقة المزايا ومرنة وشفافة وغيرها، التي كانت تعرف باسم "ملك مواد جديدة، وقال" دعونا المواد ثنائية الأبعاد أصبحت محط اهتمام الكثير. للأسف، الجرافين الترتيب الفريد من ذرات الكربون، على الرغم من الإلكترونات بسهولة تسهل تدفق عالية السرعة، ولكن أيضا يجعل من غير مناسبة باعتبارها أشباه الموصلات. الجرافين هو وجود فجوة الفرقة، لا يمكن تحديد "على" أو "إيقاف" الحالية، وهذه الآلية التبديل الثنائية هي أساس الإلكترونيات الحديثة.

ولكن بصرف النظر عن الجرافين، تم اكتشاف المزيد من المواد ثنائية الأبعاد ودراستها، وهناك بعض المواد ثنائية الأبعاد التي يمكن أن تستخدم أشباه الموصلات، مثل chalcogenides المعادن الانتقالية، الفسفور الأسود وما شابه ذلك. تمكن علماء من الكثير من أشباه الموصلات من هذه المواد ثنائية الأبعاد، مثل:

المعالج رقيقة مرنة مصنوعة من ثاني كبريتيد الموليبدينوم (المصدر: جامعة ستيفان اشتر / فيينا للتكنولوجيا)

الفسفور الأسود تأثير الحقل الترانزستور (المصدر: مرجع [2])

ومع ذلك، في عملية تصنيع جهاز أشباه الموصلات في ثاني كبريتيد الموليبدينوم ثنائي الأبعاد (من MoS2) ممثلا شعاع الالكترون الطباعة الحجرية، نانو طبقة المعدن الكهربائي لتوصيف هذه المواد المستوى الذري ثنائي الأبعاد، فإن التيار ينتج بعض المشاكل ، مما أدى إلى "اتصال غير أومية" و "حاجز شوتكي".

ابتكار

في الآونة الأخيرة، ومعهد هندسة الكيميائية والبيولوجية، وهو أستاذ في فريق جامعة نيويورك إليسا Riedo أدى، ذكرت انفراجة كبيرة في رقيقة بالذرة عملية التصنيع درجة المعالج. وهذا نانومتر رقاقة عملية التصنيع الاكتشاف ليس لها سوى تأثير عميق، ولكن سوف تلهم أيضا مختبرات مختلفة في جميع أنحاء العالم لاستكشاف المواد ثنائية الأبعاد المستخدمة في أصغر وأسرع العلماء أشباه الموصلات.

(المصدر: معهد جامعة نيويورك للتكنولوجيا)

فريق، ونشر نتائجها في العدد الحالي من مجلة "الإلكترونيات الطبيعة (نيتشر الإلكترونيات)".

تكنولوجيا

وأظهروا أن تقنية الحفر، وذلك باستخدام مسبار أعلاه كانت ساخنة إلى 100 درجة مئوية، وراء طريقة عامة لإنتاج المعدن الكهربائي على أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد مثل ثاني كبريتيد الموليبدينوم. ويعتقد العلماء أنه من المتوقع أن يحل محل معدن الانتقال ينتمون إلى المستوى الذري رقاقة السيليكون هذه المواد. طريقة لإنتاج فريق التطوير الجديدة، والمعروفة باسم "تقنيات الساخنة المسح التحقيق الطباعة الحجرية (ر-SPL)"، مقارنة الحالية شعاع الالكترون الطباعة الحجرية (EBL) لديه مجموعة من المزايا.

(المصدر: معهد جامعة نيويورك للتكنولوجيا)

(المصدر: معهد جامعة نيويورك للتكنولوجيا)

تي SPL عملية التصنيع (المصدر: مرجع [3])

قيمة

أولا، تقنية الحفر الحرارية تحسنت بشكل ملحوظ نوعية الترانزستور ثنائي الأبعاد، يقابله حاجز شوتكي. حاجز شوتكي يعيق تدفق ثنائية الأبعاد الركيزة الإلكترون المعادن وتقاطع. ثانيا، على عكس EBL، والحفر الحراري للتصنيع رقاقة يمكن بسهولة الحصول على صورة ثنائية الأبعاد أشباه الموصلات، ويصور الكهربائي في الموضع المطلوب. مرة أخرى، من المتوقع تي SPL نظام التصنيع إلى الحد بشكل كبير من الاستثمار الأولي وتكاليف التشغيل: أنها تقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة من خلال العمل في ظل الظروف المحيطة، دون توليد الإلكترونات ذات الطاقة العالية والفراغ عالية جدا. وأخيرا، وتوسعت هذه الطريقة المعالجة الحرارية بسهولة باستخدام "موازية" التحقيق حرارة، وبالتالي تطبيقها على الإنتاج الصناعي.

وقال Riedo تأمل أن تي SPL يكون هناك الكثير من تجهيز لاخراج ندرة غرفة نظيفة، في المختبر الفردية. في غرفة نظيفة، يجب على الباحثين الكفاح من أجل الوقت لهذه المعدات باهظة الثمن، وفي مختبرات الفردية، فإنها سوف تقدم بسرعة المواد البحثية وتصميم رقاقة. طابعة 3D هذه السابقة هي التشبيه جيدة. يوم واحد، وأقل من 10 نانومتر قرار من هذه الأداة تي SPL، في ظل الظروف المحيطة الطبيعية، والاعتماد على قوة 120 فولت القياسية لتشغيل أكثر لأنها ترغب كل مختبرات البحوث المختبرية.

الكلمة

مادة ثنائي الأبعاد، أشباه الموصلات، nanofabrication

المواد المرجعية

[1] https://engineering.nyu.edu/news/breakthrough-reported-fabricating-nanochips

[2] https://www.nature.com/articles/ncomms8702

[3] Xiaorui تشنغ، أناليزا كالو، إدواردو Albisetti، شيانغ يو ليو، عبد الله سند M. الحربي، Ghidewon Arefe، Xiaochi ليو، مارتن Spieser، وون جونغ يو، تاكاشي تانيجوتشي، كينجي واتانابي، كارميلا Aruta، البرتو Ciarrocchi، اندراس كيس، بريان S. لي، ميشال يبسون، جيمس هون، داود Shahrjerdi، إليسا Riedo. الزخرفة الاتصالات المعدنية على أحادي الطبقة MoS2 مع تلاشي الحواجز شوتكي باستخدام طباعة حجرية نانوية الحراري . طبيعة إلكترونيات، 2019، 2 (1): 17 دوى: 10.1038 / s41928-018-0191-0