由于目前的硅基芯片已很难进一步缩小,研究人员试图利用只有3个原子厚的单层材料取代硅芯片,石墨烯成为这类材料的。不过,石墨烯有个致命弱点,没有导电性,不能用来生产电路的核心部件晶体管。二硫化钼因其良好导电性及薄性成为研究人员的新宠。
但三明治结构二硫化钼在规模化生产中遇到难题:3个原子厚的二硫化钼无法铺展成制作芯片所需的拇指大小晶体,其困难程度如同用一张薄纸铺满整个斯坦福校园。
该校电子工程学副教授艾瑞克·波普团队现在解决了这一难题。他们利用化学蒸气沉积工艺,通过加热让少量硫原子和钼原子蒸发,再让其沉积到玻璃或硅基底物上形成薄晶体层,将三个原子厚的二硫化钼铺展成1.5毫米宽的晶体,其宽度是单原子厚度的2500万倍。
只有将电路蚀刻进材料中,才能证明芯片可规模化生产。为此,波普团队用标准蚀刻工具将斯坦福大学校标刻进芯片原型中,更有趣的是,他们还在美国统大选期间,将两位候选人的纳米级头像刻进原子薄层芯片。
研究团队下一步将集中精力对新方法进行改进,以增强二硫化钼在集成芯片中的一致性,并终规模化生产实用电路。“我们认为,可以做到将二硫化钼直接集成到硅基上,垂直构建出立体微芯片,取代传统平面结构的芯片。”波普说,“这种立体芯片和电路更适合用在三维节能建筑中。而且二硫化钼是一种透明、可弯曲材料,未来可将窗户变成电视,或将车顶挡风玻璃变成显示器。”
