新方法可将不同材料集成于单一芯片层.pdf

在芯片制造领域，将不同材料集成在同一芯片层上一直是技术难题。传统上，只有晶格非常匹配的材料能够被整合在同一个芯片层内。然而，来自美国麻省理工学院(MIT)的研究人员开发了一种新的芯片制造技术，突破了这一限制。他们成功地将二硫化钼和石墨烯两种晶格大小非常不一致的材料集成在了一层上，这为制造通用计算机所需的电路元件芯片铺平了道路。新方法允许将各种材料以原子级的精度进行堆叠，使得制作出超低能耗的隧穿晶体管处理器成为可能，这对于制备功能更强大的计算机有着重要意义。研究论文已在《先进材料》上发表。 隧穿晶体管是晶体管的一种，它利用量子力学效应使得电荷能够通过势垒，而无需完全克服势垒。这与传统晶体管通过简单地允许或阻止电荷的流动不同。隧穿晶体管的这一特性使得它们在极低能耗下操作，同时还能获得更高的速度。由于它们对传统晶体管效率限制的热现象不敏感，隧穿晶体管可以实现更高的处理速度和更低的能量消耗。MIT电子研究实验室的研究员凌熙指出，新芯片内的材料层非常薄，仅为1到3个原子厚，这有助于制备出更高效的电子元件。 在医学和工业领域，新材料的使用也在推动技术进步。澳大利亚新南威尔士大学的科学家开发出一种新方法，使用纳米微粒来摧毁细菌生物膜。这一发现为治疗由细菌生物膜引起的慢性炎症提供了一种新的思路。研究人员利用氧化铁纳米微粒，这些微粒被一层特殊的聚合物包裹，以保持分散状态，并通过外加磁场使纳米微粒升温，从而摧毁细菌生物膜。这一过程成功把细菌分割开来，便于治疗。相关研究报告已发表在《科学报告》上。 在可持续能源技术领域，新材料也被证明能够提升太阳能电池的性能。一个国际研究团队成功应用一种新型复合材料，简化了硅太阳能电池的制造流程，并将无掺杂的硅电池的光电转化效率提升到了19％。研究中提到的材料是氧化钼和氟化锂，它们以纳米厚度涂覆在硅晶片的两侧。这两种材料的电子结构互补，可有效地提高太阳能电池的转化效率。加州大学伯克利分校的研究人员詹姆斯·布洛克认为，该太阳能电池结构简单，能够有效降低成本，并促进电池性能的提升。 新方法可将不同材料集成于单一芯片层的技术突破，不仅在计算机芯片设计领域展现出巨大潜力，也为医学、工业和能源技术领域带来了新希望。新技术的应用预示着更小尺寸、更高性能和能效的电子产品即将出现，同时也开辟了新的研究方向和应用领域。通过这些新材料的集成和应用，未来的技术产品将在性能、效率和成本上迎来一次新的飞跃。