MIT News 4月27日报道，美国麻省理工学院的一个跨学科团队开发出一种低温生长工艺，可直接在硅芯片上有效且高效地“生长”二维（2D）过渡金属二硫化物（TMD）材料层，以实现更密集的集成。这项技术绕过了之前与高温和材料传输缺陷相关的问题，缩短了生长时间，并允许在较大的8英寸晶圆上形成均匀的层，这使其成为商业应用的理想选择。这项技术可能会让芯片密度更高、功能更强大。用二维原子级材料，可以制造出更小，更复杂、耗电更低、速度更快的芯片，将为计算机、智能手机、物联网等领域发展提供强力支持，也能给人工智能、量子计算等领域提供更多新的可能性。
让二维材料直接在硅片上生长是一个重大挑战，因为这一过程通常需要大约600℃的高温，而硅晶体管和电路在加热到400℃以上时可能会损坏。新开发的低温生长过程则不会损坏芯片。过去，研究人员在其他地方培育2D材料后，再将它们转移到芯片或晶片上。这往往会导致缺陷，影响最终器件和电路的性能。此外，在晶片规模上顺利转移材料也极其困难。相比之下，这种新工艺可在8英寸晶片上生长出一层光滑、高度均匀的层。这项新技术还能显著减少“种植”这些材料所需的时间。以前的方法需要一天多的时间才能生长出一层2D材料，而新方法可在不到一小时内在8英寸晶片上生长出均匀的TMD材料层。
该研究收到TSMC University Shuttle 项目支持，研究成果以题名“Low-thermal-budget synthesis of monolayer molybdenum disulfide for silicon back-end-of-line integration on a 200?mm platform”发表在《Nature Nanotechnology》期刊上。
论文信息：Jiadi Zhu, Ji-Hoon Park, Steven A. Vitale, Wenjun Ge, Gang Seob Jung, Jiangtao Wang, Mohamed Mohamed, Tianyi Zhang, Maitreyi Ashok, Mantian Xue, Xudong Zheng, Zhien Wang, Jonas Hansryd, Anantha P. Chandrakasan, Jing Kong, Tomás Palacios. Low-thermal-budget synthesis of monolayer molybdenum disulfide for silicon back-end-of-line integration on a 200?mm platform. Nature Nanotechnology, 2023，https://www.nature.com/articles/s41565-023-01375-6
信息参考链接：http://www.kepu.gov.cn/www/article/dtxw/6a014124344745c5b015042947d306cc
https://news.mit.edu/2023/mit-engineers-2d-materials-computer-chips-0427
https://www.eecs.mit.edu/mit-engineers-grow-atomically-thin-transistors-on-top-of-computer-chips/
