硅與非硅材料“混搭”難題解決

　　美國加州大學戴維斯分校的科學家最近展示了一種具有三維結構的納米線晶體管，并借助該技術成功將硅與非硅材料集成到了一個集成電路中。研究人員稱，該技術有望幫助硅材料突破瓶頸，為更快、更穩定的電子和光子設備的制造鋪平道路。

　　硅是目前最常見的一種電子材料，但它并不是萬能的。建立在傳統蝕刻工藝基礎的硅集成電路在尺寸上已經小到了極限，這限制了系統運行速度和集成度的提升。此外，傳統硅電路的一些“先天不足”也使其無法在一些特殊條件下獲得應用，如250攝氏度以上的高溫環境，高功率、高電壓電路，以及一些光學電路等。因此，不少科學家設想將其他半導體材料引入硅集成電路，使其適應能力更強。但經過嘗試后人們發現，傳統微電路制造中所采用的蝕刻工藝并不適用，在晶格失配和熱性能的差異作用下，硅與非硅材料很難結合在一起。

　　物理學家組織網5月15日發表的一篇文章稱，為了解決這一難題，加州大學戴維斯分校電氣和計算機工程教授賽義夫·伊斯蘭姆和他的團隊研發出一種極為細微的納米線晶體管，可將硅基底上的砷化鎵、氮化鎵或磷化銦等材料連接起來。這些納米線能夠起到橋梁的作用，將這些半導體材料集成到更為復雜的電子或光子設備當中。并且他們還開發出了一種技術，能夠精確控制納米線的數量，使其物理性質保持一致。

　　伊斯蘭姆說，這種懸掛結構具有很多優勢：首先是其容易冷卻；二是與平面結構的晶體管相比，在應對熱膨脹時更加輕松自如。這種新型電路可以被用來制造能在各種極端環境中工作的傳感器，如能在飛機發動機內部工作的溫度傳感器等。未來該技術還有望在汽車、船舶、石油開采設施、航天器以及人體植入設備中獲得應用。另外，由于充分利用了多項成熟的技術，且能兼容目前用來生產硅集成電路的設備，新技術的引入并不需要更換原有生產線。

　　相關論文發表在最近一期的《先進材料》雜志上。該項目的經費由美國國家科學基金會和韓國政府相關機構提供。