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跨时代的技术——原子芯片,这项技术或将人类科技带入原子时代!

关键词:科普 科学   发布时间:2019-07-22 08:00:01

50多年来,硅一直是电子行业的支柱。然而,随着硅晶体管达到小型化的极限,全世界的科学家们正在研究可以作为更细小器件基础的新材料。

跨时代的技术——原子芯片,这项技术或将人类科技带入原子时代!

在最新的一项研究成果中展示出了一枚厚度仅有3个原子厚度的微型芯片。一个只有三个原子厚度的微型电子芯片可以产生强大,灵活和透明的更先进的电路系统。研究人员表示,这些材料可用于开发窗户或挡风玻璃上的电子显示器,以及强大的微芯片,其中电路不仅可以二维扩展,还可以三维上升。

在过去十年左右的时间里,研究人员发现原子级薄的材料可以作为电子设备的基础。例如,石墨烯片 - 一种与铅笔中的“铅”相关的材料 - 每个只有一个碳原子厚。石墨烯是一种优良的电导体,非常适合用于布线。然而,先前的研究发现石墨烯不是半导体,而硅是。这意味着石墨烯不易用于晶体管,微电子开关是电子电路的核心。半导体可以用作导体或绝缘体以启用或禁用电流。晶体管通常由半导体制成,依靠这些材料的特性来打开和关闭以将数据位符号化为数字1和0。因此,一些研究人员正在研究辉钼矿或二硫化钼(MoS2),而不是石墨烯,用于先进的电子产品。

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二硫化钼是一种半导体,新的研究发现二硫化钼晶体管可以比石墨烯显着更好地开关,并且比硅性能更好。此外,二硫化钼薄膜可以薄至仅有三个原子,每个原子由夹在两层硫原子之间的一片钼原子组成。单分子二硫化钼层的厚度仅为十分之六纳米。Pop表示,相比之下,硅微芯片的有源层厚度可达约100纳米。(纳米是十亿分之一米;人类的平均头发宽度约为100,000纳米。)

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为了制造超薄芯片,科学家们焚烧了少量的钼和硫,然后利用产生的蒸汽在各种表面(如玻璃或硅)上形成分子薄的二硫化钼层。研究人员利用这项新技术制造了厚度约为0.06英寸(1.5毫米)的单分子厚二硫化钼芯片。研究人员表示,这些芯片的厚度均比厚度大约2500万倍。为了展示如何在这些单分子厚的芯片上蚀刻电路,科学家们利用电子束将斯坦福大学的标志雕刻到二硫化钼薄膜上。研究人员还在2016年美国总统大选希拉里克林顿和唐纳德特朗普中刻画了两位主要候选人的肖像。进一步的研究还可以探索从制造它们的表面上精细去除二硫化钼层的方法,并将它们转移到布料或纸张等材料上。这样做的一个策略可能涉及一种相对着名的工业过程,该过程将用粘性柔性塑料聚合物涂覆单分子薄膜,然后从表面上轻轻剥离该组合。

从这种种研究成果中我们能得知,这项技术或在不久之后革新整个人类电子科技。将人类的科学技术带入一个全新的原子级别的时代。

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