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硅与非硅材料“混搭”难题解决
新闻来源:中国新材料技术协会    点击数:2156    更新时间:2014-9-3 14:50:55    收藏此页

硅是目前最常见的一种电子材料,但它并不是万能的。建立在传统蚀刻工艺基础的硅集成电路在尺寸上已经小到了极限,这限制了系统运行速度和集成度的提升。此外,传统硅电路的一些“先天不足”也使其无法在一些特殊条件下获得应用,如250摄氏度以上的高温环境,高功率、高电压电路,以及一些光学电路等。因此,不少科学家设想将其他半导体材料引入硅集成电路,使其适应能力更强。但经过尝试后人们发现,传统微电路制造中所采用的蚀刻工艺并不适用,在晶格失配和热性能的差异作用下,硅与非硅材料很难结合在一起。

  物理学家组织网5月15日发表的一篇文章称,为了解决这一难题,加州大学戴维斯分校电气和计算机工程教授赛义夫·伊斯兰姆和他的团队研发出一种极为细微的纳米线晶体管,可将硅基底上的砷化镓、氮化镓或磷化铟等材料连接起来。这些纳米线能够起到桥梁的作用,将这些半导体材料集成到更为复杂的电子或光子设备当中。并且他们还开发出了一种技术,能够精确控制纳米线的数量,使其物理性质保持一致。

  伊斯兰姆说,这种悬挂结构具有很多优势:首先是其容易冷却;二是与平面结构的晶体管相比,在应对热膨胀时更加轻松自如。这种新型电路可以被用来制造能在各种极端环境中工作的传感器,如能在飞机发动机内部工作的温度传感器等。未来该技术还有望在汽车、船舶、石油开采设施、航天器以及人体植入设备中获得应用。另外,由于充分利用了多项成熟的技术,且能兼容目前用来生产硅集成电路的设备,新技术的引入并不需要更换原有生产线。

  相关论文发表在最近一期的《先进材料》杂志上。该项目的经费由美国国家科学基金会和韩国政府相关机构提供。

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