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又可以卡脖子了?美国提出突破芯片物理极限新方法,摩尔定律仍可有效

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  芯片的制程越来越小,制造难度越来越大。学界正在探索的一个新方向是使用原子级薄材料代替硅作为新晶体管的基础,但是将这些“2D”材料与其他传统电子元件连接起来很难实现。

  现在,麻省理工学院、加州大学伯克利分校、台湾半导体制造公司和其他研究人员已经找到了一种制造这些电连接的新方法,这可能有助于释放2D材料的潜力,进一步实现元件的小型化。

  研究人员称解决了半导体器件微型化中最大的问题之一,即金属电极与单层半导体材料之间的接触电阻。并表示解决办法很简单,用半金属元素铋代替普通金属与单层材料连接即可。

  这种超薄单层材料(二硫化钼),被视为硅基晶体管技术目前面临的小型化限制的主要竞争者。在这种材料和金属导体之间建立一个高效、高导电性的界面,以便将它们相互连接,并连接到其他设备和电源,是阻碍这种解决方案进展的一大难题。

  金属和半导体材料(包括这些单层半导体)之间的界面产生了一种称为金属诱导间隙状态的现象,这种现象导致肖特基势垒的形成,肖特基势垒是一种抑制电荷载流子流动的现象。半金属的电子性质介于金属和半导体之间,结合两种材料之间适当的能量排列,最终消除了这个问题。

  不过,研究人员也表示,找出如何在商业水平上扩大和集成这样的系统可能需要一些时间,并需要进一步的工程设计。与此同时,研究人员继续进一步探索,继续缩小他们的设备尺寸,并寻找其他配对的材料,可能使更好的电接触到其他类型的电荷载流子。这将为下一代芯片开辟许多新的可能性。

  编译/前瞻经济学人APP资讯组

  论文链接:

  http://dx.doi.org/10.1038/s41586-021-03472-9

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