微納光電功能器件可以擦掉重“畫” 為未來芯片制造添新招
動輒成百上千道工序,無疑抬高了小小芯片設(shè)計與研發(fā)的技術(shù)門檻,一定程度上阻礙了新材料在未來芯片技術(shù)中迭代。最近,中國科學(xué)家團隊發(fā)明了一種新方法,給一根尖端只有幾納米的金屬探針加上電,就能通過特殊的薄膜“畫布”直接將設(shè)計好的新型半導(dǎo)體功能器件“畫”出來,如此制成的芯片只需簡單封裝之后即可使用——像不像童話中的神筆馬良?
今天凌晨,國際著名學(xué)術(shù)期刊《自然-電子學(xué)》發(fā)表了相關(guān)論文。 走進中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所紅外物理國家重點實驗室,記者看到了這種神奇的薄膜“畫布”:科研人員把不粘鍋涂層的“近親”——化學(xué)名稱為“聚偏氟乙烯”的透明溶液,輕輕涂在指甲蓋大小的新型半導(dǎo)體材料表面,待液體像指甲油一樣干透后,即形成納米厚度的薄膜,就將其放入裝有納米探針的裝置內(nèi)——這就是那支神奇的“畫筆”。 加上電壓的納米探針能夠在芯片“畫布”上“畫”出設(shè)計好的集成電路 通過電腦屏幕,記者看到在短短幾分鐘內(nèi),一幅事先設(shè)計好的心形圖案已畫成了芯片。 在不同波段探測到的“畫”在薄膜上的極化圖案 “如果畫上的是設(shè)計好的光電功能器件,那這片新型半導(dǎo)體芯片經(jīng)過封裝,就可以‘上崗’使用了!痹撜n題的牽頭負(fù)責(zé)人、中科院上海技物所王建祿研究員告訴記者,因為聚偏氟乙烯薄膜一旦被加上電壓之后,就會產(chǎn)生類似電池正負(fù)極的極化有序排列——按照極化方向不同,排列出規(guī)整的圖案。而且,電壓撤掉之后,已經(jīng)形成的有序極化排列也不會消失。這些極化誘導(dǎo)的電場,可以持續(xù)作用在新型半導(dǎo)體材料上,直到下一次帶電探針來重新“畫”功能圖形。 王建祿說,這層具有極性的薄膜就像一張納米厚度的神奇畫布,納米探針類似于畫筆,運用納米畫筆可以在畫布上任意作畫,而且畫布可以反復(fù)擦寫。畫作也就是各類微納器件,可以是光電子探測器,也可以是存儲器。 已在特殊薄膜“畫布”上制作好的電路 據(jù)介紹,利用這種方法制備出的光電探測器,響應(yīng)率是同類器件的300倍!拔磥硇畔⑻幚韨鬏,可能以全光方式來實現(xiàn),數(shù)據(jù)信息處理能力將超乎我們的想象,需要用到高靈敏的節(jié)點探測器件,這將可能是很好的備選技術(shù)!蓖踅ǖ撜f,這種方法還能發(fā)展出“電寫,光讀”的存儲器,其存儲密度理論上可以較現(xiàn)有的光盤存儲容量提升四五倍。 此外,與復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院周鵬教授合作,將這種技術(shù)嵌入式應(yīng)用于新型準(zhǔn)非易失存儲,斷電數(shù)據(jù)保存時間可超過100秒。如果未來將這類準(zhǔn)非易失存儲應(yīng)用于電腦內(nèi)存,即使系統(tǒng)發(fā)生故障,電腦需要重啟,也能為挽救沒有及時保存的文檔爭取到時間。 這項研究由中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所與復(fù)旦大學(xué)、華東師范大學(xué)、南京大學(xué),中國科學(xué)院微電子所等多個課題組合作完成。 |