【行業(yè)資訊】突破性成果,！我國科學家首創(chuàng)
發(fā)布日期：2024-07-15
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從“蓋房子”到“頂竹筍”：我國科學家首創(chuàng)晶體制備新方法
晶體是計算機、通訊,、航空,、激光技術等領域的關鍵材料,。傳統(tǒng)制備大尺寸晶體的方法,，通常是在晶體小顆粒表面“自下而上”層層堆砌原子，好像“蓋房子”,，從地基逐層“砌磚”，最終搭建成“屋”,。
北京大學科研團隊在國際上首創(chuàng)出一種全新的晶體制備方法,，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”的新方法有望提升芯片的集成度和算力，為新一代電子和光子集成電路提供新的材料,。這一突破性成果于7月5日在線發(fā)表于《科學》雜志,。
用“晶格傳質(zhì)-界面生長”新方法制備晶圓級二維晶體
北京大學物理學院凝聚態(tài)物理與材料物理研究所所長劉開輝教授介紹，傳統(tǒng)晶體制備方法的局限性在于,，原子的種類、排布方式等需嚴格篩選才能堆積結合,，形成晶體。隨著原子數(shù)目不斷增加,，原子排列逐漸不受控,，雜質(zhì)及缺陷累積,，影響晶體的純度質(zhì)量。為此,，急需開發(fā)新的制備方法，以更精確控制原子排列,，更精細調(diào)控晶體生長過程,。 為此,，劉開輝及其合作者原創(chuàng)提出名為“晶格傳質(zhì)-界面生長”的晶體制備新范式：先將原子在“地基”，即厘米級的金屬表面排布形成第一層晶體,，新加入的原子再進入金屬與第一層晶體間,，頂著上方已形成晶體層生長，不斷形成新的晶體層,。
用“晶格傳質(zhì)-界面生長”新方法制備二維晶體過程（點擊查看視頻）
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(shù)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(xiàn)已制備出硫化鉬,、硒化鉬,、硫化鎢等7種高質(zhì)量的二維晶體,，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集成電路中晶體管的材料時,，可顯著提高芯片集成度,。在指甲蓋大小的芯片上,，晶體管密度可得到大幅提升,，從而實現(xiàn)更強大的計算能力,?！眲㈤_輝說,，此外，這類晶體還可用于紅外波段變頻控制,，有望推動超薄光學芯片的應用,。
