北京大學科研團隊在國際上首創出一種全新的晶體製備方法,讓材料如“頂著上方結構往上走”的“頂竹筍”一般生長,可保證每層晶體結構的快速生長和均一排布,極大提高了晶體結構的可控性。這種“長材料”的新方法有望提升晶片的整合度和算力,為新一代電子和光子積體電路提供新的材料。這一突破性成果於7月5日線上發表於《科學》雜誌。
圖為用“晶格傳質-介面生長”新方法製備晶圓級二維晶體。
實驗證明,這種“長材料”的獨特方法可使晶體層架構速度達到每分鐘50層,層數最高達1.5萬層,且每層的原子排布完全平行、精確可控,有效避免了缺陷積累,提高了結構可控性。利用此新方法,團隊現已製備出硫化鉬、硒化鉬、硫化鎢等7種高品質的二維晶體,這些晶體的單層厚度僅為0.7納米,而目前使用的硅材料多為5到10納米。將這些二維晶體用作積體電路中電晶體的材料時,可顯著提高晶片整合度。在指甲蓋大小的晶片上,電晶體密度可得到大幅提升,從而實現更強大的計算能力。
圖為基於二維晶體的電子和光子積體電路。