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《一维材料为下一代电子产品打开了大门》

  • 来源专题：集成电路
  • 编译者： Lightfeng
  • 发布时间：2018-05-05

  • 加利福尼亚大学的工程师们展示了一种由外来材料制成的原型设备，其电流密度比传统铜互连技术高出50倍。

    电流密度是给定点处的每个横截面积的电流量。随着集成电路中的晶体管变得越来越小，它们需要越来越高的电流密度来达到所需的水平。大多数传统的电导体，例如铜，由于在高电流密度下过热或其他因素而易于断裂，这对创造越来越小的组件造成障碍。

    电子行业需要硅和铜的替代品，来达到可以在几纳米的尺寸下维持极高的电流密度。

    石墨烯的问世是一项巨大的全球性的成就，旨在调查其他二维或二维分层材料，以满足对可维持高电流密度的纳米级电子元件的需求。

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    • 来源专题：集成电路
    • 编译者：Lightfeng
    • 发布时间：2016-06-05
    • 德州大学达拉斯分校的物理学家主导的新的理论研究可能会加速向更先进的电子设备和更强大的计算机驱动前进。 科学家们正在调查被称为拓扑绝缘体的材料，其表面电性本质其实上是与内在的性质相反的。 德州大学达拉斯分校物理学的助理教授范张博士说：“这些材料都是由同样的东西从内部到外部贯穿始终，但是，内部没有传导电子——这是绝缘体——表面上的电子可以自由移动。因此，表面是一个导体，就像一个金属，但它实际上是比金属更坚固。” 拓扑绝缘体有两种类型：强型和弱型。它们之间的区别是微妙的，这涉及到复杂而又非常重要的物理现象。 张博士说：“下一步将是针对材料的特点，探索出一个弱拓扑绝缘体能够为基础物理和我们的日常生活提供的独特性能。”
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  • 《美国西北大学开发出兼顾高热导率、超低介电常数的二维共价有机框架有望作为下一代电介质层材料》
    • 来源专题：集成电路
    • 编译者：shenxiang
    • 发布时间：2021-04-07
    • （高分子科学前沿报道）随着微处理器的小型化，为了避免集成电路内部的电子串扰，电荷积累或是信号延迟等一系列问题，亟须开发具有层间低介电常数的功能材料。然而，众所周知，现有已知的低介电常数电介质均具有低的导热性，这无疑会使高功率密度芯片中的散热问题变得更加复杂。二维拓扑结构的共价有机框架(COF)具有高度多孔的和周期性的分层结构，这些特征赋予了其低介电常数以及相对较高的热导率。然而，通过传统合成路线所制备的二维COF由于极易受到污染，不仅难以对其介电性能、导热性能进行评估，同时也不适合集成到设备中实现实际应用。 鉴于此，美国西北大学(Northwestern University)William R. Dichtel教授等人报道了一种具有高质量二维COF薄膜 (COFs) 制备的新方法。该合成方法通过模板化胶体聚合法合成了由硼酸酯连接的晶圆级二维COFs薄膜(图1)。鉴于这一系列所合成的二维COF薄膜所展现的前所未有的高质量，使其能够准确的进行热反射、阻抗谱等相关参数的测量。测试结果表明，制备所得的COFs薄膜不仅具有高的导热率(1 W m-1 K-1)，同时也拥有极低的介电常数(k=1.6)。研究结果表明，具有定向分层结构的二维聚合物有望作为下一代电介质层材料。 图1. 硼酸酯接枝的COF薄膜的模板化胶体聚合法示意图 (a, b) 及其相关表征 (c-e) 文章亮点： 　　1. 针对采用传统COF合成工艺中极易受到污染，以致难以对其光、电、热等性能和实际应用能力进行准确评估的短板。研究人员通过一种独特的模板化胶体聚合新方法合成了一系列具有超高质量且无杂质污染的晶圆级二维COFs衍生材料，同时系统地表征了这些高质量二维COFs的热机械和光电性能 (图2-4)。 　　2. 该工作通过对二维COFs衍生物的结构、热、以及电子特性的精准调控使得其有望用作低介电层。具体而言，研究人员发现具有低密度、低介电常数的COFs材料可展现出异常高的热导率，有望应用于下一代集成电路系统。因此，这项工作为电介质材料的发展提供了新的机遇。 　　3. 进一步讲，研究结果也表明，通过合成化学的方法，设计具有高质量且结构精确可控的有机体，有望解锁更多的兼具多种优异性能于一体的新材料。 此文发表在《Nature Materials》，论文链接：https://www.nature.com/articles/s41563-021-00934-3
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