突破性的半導體製造方法可以重塑二維鈣鈦礦器件設計
中美聯合研究小組超越了傳統芯片製造的限制，推出了一種半導體製造方法，用它的話說，可以為構建高性能發光和集成電子設備開闢全新的途徑。該方法旨在克服當今基於光刻的工藝的主要弱點，該工藝在現代半導體生產中占主導地位，但在處理脆弱的下一代材料時卻表現不佳。在標準光刻中，激光通過垂直撞擊表面來蝕刻電路圖案。然而，光的任何側向散射都可能導致不受控制的損壞，這個問題在鹵化鉛鈣鈦礦等軟且高度敏感的材料中變得尤其嚴重。通過重新思考納米級結構的形成方式，研究人員的目標是實現更精確的圖案化，為使用現有工具難以或不可能實現的複雜設備架構鋪平道路。研究人員克服了軟二維鈣鈦礦材料的加工限制長期以來，鹵化鉛鈣鈦礦被視為下一代電子產品的突破性材料，當排列在二維晶格中時，它可以提供卓越的光電性能。然而，它們柔軟、化學不穩定的性質使得納米級的精密加工變得極其困難，限制了它們在先進半導體設備中的使用，《南華早報》寫道。經過合肥中國科學技術大學、上海科技大學和普渡大學的合作，一個橫跨中國和美國的國際研究小組在《自然》雜誌上報告了這些新發現。新開發的工藝通過直接在材料內形成受控的橫向微觀結構克服了這一障礙。傳統的半導體加工方法專為剛性無機材料設計，但對於精緻的二維鈣鈦礦來說往往過於激進。光刻（利用光在表面形成圖案）等技術以及強化學溶劑的應用很容易損壞或降解這些柔軟、不穩定的材料。為了尋求一種不會損害這些脆弱材料的解決方案，國際研究團隊引入了一種更溫和的製造方法，稱為自蝕刻。研究人員稱這種方法超越了傳統工藝的局限性，可以實現精確的圖案化，而不會造成傳統技術造成的損壞。昂貴的光刻技術仍然在下一代芯片製造中佔據主導地位先進的芯片製造仍然受到對複雜且昂貴設備的依賴的嚴重限制，特別是在微米級和納米級製造方面。據一位在歐洲領先公司從事半導體器件集成和設計的中國專家表示，該行業仍然依賴極紫外（EUV）光刻系統和高度複雜的蝕刻工具來實現最先進的結果。專家指出，隨著製造商轉向更小、更複雜的設備架構，這種對傳統工藝的深度依賴已經成為結構性瓶頸。該研究的主要作者、中國科學技術大學材料科學家張樹臣在 1 月 16 日向官方通訊社新華社發表評論時表示，這項研究成果為高性能發光和顯示器件創建了新的材料平台和設計途徑。自蝕刻技術利用了鈣鈦礦晶體生長時自然產生的內應力。該過程不是從外部強制切割，而是從內部進行——類似於使用岩石中隱藏的斷層線來引導精確、受控的裂縫。使用這種方法，該團隊能夠創建類似像素的單元，其顏色和亮度可以精確調整。這導致了看起來像馬賽克的單晶晶片，由不同的鈣鈦礦區域組成，每個區域都有自己的發光行為。此外，這種控制水平標誌著朝著更小、更高效的光電設備（包括下一代顯示器和發光二極管）邁出了關鍵一步。
已发布: 2026-01-25 19:06:00
