2021年6月18
超薄、灵活的计算机电路多年来一直一个工程的目标,但技术障碍阻止了小型化的程度必须达到更高的性能。现在,在斯坦福大学的研究人员发明了一种制造技术,收益率灵活,自动薄长度小于100纳米晶体管——比以前几次小。6月17日发表的一篇论文中详细的技术电子性质。
之前,研究人员说,所谓的“伟创力”更加接近现实。灵活的电子承诺可弯曲、可成形的,但节能计算机电路,可以穿或植入人体进行各种与健康有关的任务。更重要的是,即将到来的“物联网”,在我们的生活中几乎每一个设备集成和互联灵活的电子产品,应该同样受益于伟创力。
技术上的困难
适合柔性电子元件的材料中,二维亚博网站下载(2 d)半导体显示承诺因其优异的机械和电气性能,即使在纳米尺度上,使其比传统的硅或有机材料更好的候选人。
迄今为止的工程挑战,形成这些几乎不可能瘦设备需要灵活的过程太heat-intensive塑料基板。这些灵活的材料只会融化在生产过亚博网站下载程和分解。
Eric流行解决方案,根据斯坦福大学的电子工程教授,和阿尔文道,流行的实验室的博士后学者,谁开发的技术,是在步骤,从基材上,一点也不灵活。
在一个实心板的硅涂上玻璃,流行音乐和道形成一个自动薄膜的二维半导体二硫化钼(监理)覆盖小纳米图案化金电极。因为这一步执行传统的硅衬底上纳米晶体管尺寸可以与现有的先进的模式技术,实现一项决议,否则不可能在灵活的塑料基板。
分层技术,称为化学气相沉积(CVD),生长一层二硫化钼一层原子。由此产生的电影是三个原子厚,但是需要温度达到850 C (1500 F)。相比之下,柔性衬底上,由聚酰亚胺薄塑料,很久以前就已经失去了它的形状大约360 C (680 F),并在更高的温度完全分解。
首先模式,形成这些关键部分刚性硅和允许他们很酷,斯坦福大学的研究人员可以应用柔性材料没有损坏。用一个简单的浴缸在去离子水中,整个设备堆栈皮回来,现在完全转移到柔性聚酰亚胺。
一些额外的制造步骤之后,结果是灵活的晶体管能够几次更高的性能比以往任何生产和自动薄的半导体。研究人员表示,尽管整个电路可以建立,然后转移到柔性材料,某些并发症与后续层简化这些额外步骤后转移。
“最后,整个结构只是5微米厚,包括灵活的聚酰亚胺,“流行说,文章的资深作者。“这是十倍比人的头发细。”
虽然生产纳米晶体管的技术成就一个灵活的材料是显著的,研究人员还形容他们的设备“高性能”,在这种情况下,这意味着他们能够处理操作在低电压、高电流而作为低功耗的要求。
说:“这个降尺度有几个好处道,谁是该论文的第一作者。“你可以适应更多的晶体管在一个给定的足迹,当然,你也可以有更高的电流低电压,高速度快,功耗少。”
与此同时,黄金接触消散和扩散产生的热量在使用晶体管——热可能危及灵活的聚酰亚胺。
有前途的未来
一个原型和专利申请完成,道和流行已经在他们的下一个挑战的炼油设备。他们已经建立了类似的晶体管使用两个其他自动薄半导体(MoSe2和WSe2)来展示这项技术的广泛适用性。
同时,道说,他正在调查整合广播线路与设备,这将使未来的变化与外部世界无线通信——另一个大的飞跃对伟创力的可行性,尤其是那些植入人体或集成深处其他设备连接到互联网的东西。
“这不仅仅是一个有前途的生产技术。我们实现的灵活性、密度、高性能和低功耗——同时,”流行说。“这项工作将有希望在几个层面上推动技术发展。”
来源:https://www.stanford.edu/