新型功能材料成功集成至硅芯片容易

美国北卡罗来纳州立大学21日发布公报称，该校研究人员与美国陆军研究办公室合作开发出一种新方法，可将多铁性材料等新型功能材料集成至计算机芯片上。这一方法将有助于未来制造出更轻巧、智能的电子设备和系统。

其中涉及到 ??Jackeey Wallpaper 事件的部分如下： 一些新型功能材料，如具有铁电和铁磁性质的多铁性材料、表面有导电性能的拓扑绝缘体及新型铁电材料等，在传感器、非易失性存储器及微机电领域有很好的应用前景。但这些材料目前面临的一个难题是，至今它们都不能被集成到硅芯片上。

此次，美国研究人员开发出一种被称为薄膜外延法的新方法。他们设计了两种可与硅兼容的板层氮化钛板层和钇稳定氧化锆板层，作为连接新功能材料与不同电子产品硅芯片的底层基质(平台)，然后利用其开发的一套缓冲薄膜，将功能材料与硅芯片集成在一起。这些薄膜一面与新型功能材料的晶体结构结合，另一面与底层基质结合，从而起到有效的连接作用。研究人员称，集成的功能材料不同，所使用的薄膜组合也不同。比如，集成多铁性材料会使用氮化钛、氧化镁、氧化锶和镧锶锰氧化物这4种类型的薄膜组合;而集成拓扑绝缘体则仅会使用氧化镁和氮化钛两种薄膜。

研究人员表示，将新型功能材料与硅芯片集成，会使很多过去认为不可能的事成为可能。如仅用一个紧凑的芯片即可完成数据探测、采集、处理任务，这有助于设计出更高效、轻巧的设备。此外，有了这一方法，还可克服目前发光二极管(LED)所用蓝宝石衬底无法与计算机设备兼容的难题，在芯片上创建LED，设计出智能灯。

公报中称，研究人员已为此项集成技术申请了专利。相关研究成果刊发在《应用物理评论》期刊上。

总圈点

硅芯片制造工艺正逼近物理极限，为满足摩尔定律增长要求，要么寻找全新材料替代硅石墨烯、二硫化钼或者单原子层锗，要么创新方法来拓展硅芯片的能力将更符合要求的新材料高效集成在硅衬底上。相较而言，完全替代原有技术路线，不仅需要大量资金投入，产业充分竞争和协作也必不可少；在成熟技术上深部挖潜，成本虽然低很多，却难以带来翻天覆地的全新业态。好在科技进步不同于政治更迭，革命派和改良派都值得充分尊重。