阿卜杜拉國王科技大學制造出世界上第一款功能性2D芯片

       自從2004年科學家首次制造出原子級石墨薄層 - 石墨烯以來，由于其奇特和有前途的物理特性，人們對這種材料的先進和新型應用產生了強烈的興趣。但是，盡管經過二十年的研究，基于這些二維材料的功能性微器件已被證明是難以實現的，因為在制造和處理這種脆弱的薄膜方面存在挑戰。

       受Lanza實驗室最近在功能性二維薄膜方面取得的成就的啟發，KAUST領導的合作現在已經生產并展示了一個基于二維的微芯片原型。

       "我們的動機是通過使用傳統的硅基CMOS微電路作為基礎和標準的半導體制造技術，提高基于二維材料的電子設備和電路的技術準備水平，"Lanza說。"然而，挑戰在于合成的二維材料可能包含局部缺陷，如原子雜質，會導致小器件失效。而且，要把二維材料集成到微芯片中而不損壞它是非常困難的。"

       研究小組優化了芯片的設計，使其更容易制造并將缺陷的影響降到最低。他們通過在芯片的一側制造標準的互補金屬氧化物半導體（CMOS）晶體管，并將互連線輸送到底部，在那里，2D材料可以在直徑小于0.25微米的小墊子中可靠地轉移。

       "我們生產了二維材料--銅箔上的六方氮化硼，或稱h-BN--并使用低溫濕法將其轉移到微芯片上，然后我們通過傳統的真空蒸發和光刻技術在上面形成電極，這些都是我們內部擁有的工藝，"Lanza說。"通過這種方式，我們生產了一個5×5的單晶體管/單記憶體單元陣列，以橫條矩陣連接。

       二維h-BN的奇特特性在于它只有18個原子或6個納米的厚度，使它成為一個理想的"記憶體"- 一個電阻元件，其電阻可由施加的電壓來設定。在這種5×5的規格中，每個微型記憶體墊都與一個專用晶體管相連。這提供了所需的精細電壓控制，使記憶體作為一個功能器件在數千次循環中具有高性能和高可靠性，在這種情況下作為一個低功率的神經網絡元件運行。

       "有了這一旗艦性的突破，我們現在正與領先的半導體公司交談，以繼續朝這個方向努力，"Lanza說。"我們還在考慮在KAUST安裝我們自己的二維材料的晶圓規模的工業加工系統，以推進這種能力。"
 

來源：cnbeta