跨時代的技術——原子芯片,這項技術或將人類科技帶入原子時代!

50多年來,硅一直是電子行業的支柱。然而,隨著硅晶體管達到小型化的極限,全世界的科學家們正在研究可以作為更細小器件基礎的新材料。

跨時代的技術——原子芯片,這項技術或將人類科技帶入原子時代!

在最新的一項研究成果中展示出了一枚厚度僅有3個原子厚度的微型芯片。一個只有三個原子厚度的微型電子芯片可以產生強大,靈活和透明的更先進的電路系統。研究人員表示,這些材料可用於開發窗戶或擋風玻璃上的電子顯示器,以及強大的微芯片,其中電路不僅可以二維擴展,還可以三維上升。

在過去十年左右的時間裡,研究人員發現原子級薄的材料可以作為電子設備的基礎。例如,石墨烯片 - 一種與鉛筆中的“鉛”相關的材料 - 每個只有一個碳原子厚。石墨烯是一種優良的電導體,非常適合用於佈線。然而,先前的研究發現石墨烯不是半導體,而硅是。這意味著石墨烯不易用於晶體管,微電子開關是電子電路的核心。半導體可以用作導體或絕緣體以啟用或禁用電流。晶體管通常由半導體制成,依靠這些材料的特性來打開和關閉以將數據位符號化為數字1和0。因此,一些研究人員正在研究輝鉬礦或二硫化鉬(MoS2),而不是石墨烯,用於先進的電子產品。

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二硫化鉬是一種半導體,新的研究發現二硫化鉬晶體管可以比石墨烯顯著更好地開關,並且比硅性能更好。此外,二硫化鉬薄膜可以薄至僅有三個原子,每個原子由夾在兩層硫原子之間的一片鉬原子組成。單分子二硫化鉬層的厚度僅為十分之六納米。Pop表示,相比之下,硅微芯片的有源層厚度可達約100納米。(納米是十億分之一米;人類的平均頭髮寬度約為100,000納米。)

跨時代的技術——原子芯片,這項技術或將人類科技帶入原子時代!

為了製造超薄芯片,科學家們焚燒了少量的鉬和硫,然後利用產生的蒸汽在各種表面(如玻璃或硅)上形成分子薄的二硫化鉬層。研究人員利用這項新技術製造了厚度約為0.06英寸(1.5毫米)的單分子厚二硫化鉬芯片。研究人員表示,這些芯片的厚度均比厚度大約2500萬倍。為了展示如何在這些單分子厚的芯片上蝕刻電路,科學家們利用電子束將斯坦福大學的標誌雕刻到二硫化鉬薄膜上。研究人員還在2016年美國總統大選希拉裡克林頓和唐納德特朗普中刻畫了兩位主要候選人的肖像。進一步的研究還可以探索從製造它們的表面上精細去除二硫化鉬層的方法,並將它們轉移到布料或紙張等材料上。這樣做的一個策略可能涉及一種相對著名的工業過程,該過程將用粘性柔性塑料聚合物塗覆單分子薄膜,然後從表面上輕輕剝離該組合。

從這種種研究成果中我們能得知,這項技術或在不久之後革新整個人類電子科技。將人類的科學技術帶入一個全新的原子級別的時代。


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