北京
分子是构建下一代器件的最小单元之一，其独特且可调控的性质在计算、传感、光学和量子技术中展现出广阔前景。但如何将分子大规模集成到功能器件中，一直是业界难题——传统半导体制造工艺往往会损伤这些微小而脆弱的分子材料。 现在，麻省理工学院（MIT）的研究人员开发出一种可扩展的制造技术，能够在芯片上集成脆弱的分子材料而不造成损伤。他们的方法扩展了标准半导体制造工艺的能力，使其能够容纳分子。具体而言，研究团队先用传统工艺预制器件组件，然后引入分子，利用纳米尺度的表面力机械地“微调”已制成的器件，使其自组装完成功能化，从而避免分子受损。 该团队用亚纳米分子层制造了超过1000个器件，证明了这项技术的坚固性和可扩展性。论文通讯作者、MIT电子工程与计算机科学系副教授、电子研究实验室成员Farnaz Niroui表示：“我们的平台将传统半导体制造的可扩展性与自组装的精确性和可控性相结合。这建立了一种新的制造框架，能够将新兴的纳米和量子材料（包括分子）以可扩展、高通量的方式集成到功能性器件中，实现此前难以企及的结构和功能。” 论文的共同第一作者是MIT研究生Sarah Spector和Peter Satterthwaite，其他作者包括MIT化学系A. Thomas Guertin教授Jeremiah A. Johnson及MIT其他研究人员。相关研究发表于《自然·纳米技术》（Nature Nanotechnology）。 “分子构建”的突破在于，传统半导体工艺通常使用高温、高压、化学刻蚀等苛刻条件，这些条件对分子来说过于粗暴。MIT的模块化策略回避了这一问题：先完成所有“硬”制造步骤，再把分子作为核心功能单元安放进去。由于分子层厚度不到一纳米，器件可以做到极小尺寸，同时保持可批量制造。研究团队指出，这一平台未来有望将量子点、有机分子乃至生物分子集成到芯片上，开辟新的技术路径。
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