未来芯片可以画出来，中科院这项低维半导体技术简直“超神”

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视频介绍

随着技术的发展，人们对半导体技术的要求越来越高，但是半导体制造难度却是越来越大，10nm 以下的工艺极其烧钱，这就需要寻求其他技术了。针对这种需求，厚度仅有 0.3 至几纳米（头发丝直径几万分之一）的低维材料应运而生。这类材料可以比作超薄的纸张，只是比纸薄很多，可以用于制备纳米级别厚度的电子器件。从材料到器件，现有的制备工艺需要经过十分繁琐复杂的工艺过程，这对快速筛选适合用于制备电子器件的低维材料极为不利。但困难终归败给了办法。这不，我国中科院上海技术物理研究所科研人员就研发出了一种简单的制备低维半导体器件的方法——用 " 纳米画笔 " 勾勒出未来光电子器件。由于二维材料如同薄薄的一张纸，它的性质很容易受到环境影响。利用这一特性，研究人员在二维材料表面覆盖一层铁电薄膜，使用纳米探针施加电压在铁电材料表面扫描，通过改变对应位置铁电材料的性质来实现对二维材料性质的精准操控。当设计好器件功能后，科研人员只需发挥想象，使用纳米探针 " 画笔 " 在铁电薄膜 " 画布 " 上画出各种各样的电子器件图案，利用铁电薄膜对低维半导体材料物理性质的影响，就能制成所需的器件。实际实验操作中，" 画笔 " 是原子力显微镜的纳米探针，它的作用就相当于传统晶体管的栅电极，可以用来加正电压或负电压。但不同于传统栅电极，原子力显微镜的针尖是可以任意移动的，如同一支 " 行走的画笔 "，在水平空间上可以精确 " 画出 " 纳米尺度的器件。在这个过程中，研究人员通过控制加在针尖上电压的正负性，就能轻易构建各种电子和光子器件，比如存储器、光探测器、光伏电池等等。而当发现写错了，或者想重新写时，还可以把原来的图形擦除进行重新书写。而且一个器件在写好之后，还能用探针重新加不同的电压进行扫描。写成新功能器件，在同一个器件就能实现不同功能。它就像一个机器人，刷新一下控制程序就能做不同的事情。纳米探针针尖可以任意移动书写的特色，赋予了我们摆脱传感器件框架的能力。做到随心而“画。”画作可以使光敏器件、可以对光灵敏响应。用于拍照成像，可以将光转化为电能及太阳能电池，它也可以是新型存储器，每一个存储单元的信息都在这张照片里 " 一目了然 "，暗的单元可以用来代表存储态中的 "0"，亮的单元可以用来表示 "1" ，类似于一种新型存储 " 光盘 "。这类技术还可以嵌入至准非易失性存储器，使得这类存储器的数据保持时间延长，保持时间从十秒提高到一百秒以上。我们还可以利用它来设计更多新型的光电和电子器件，也为未来芯片技术研究提供了新途径。做到这份上，你说是不是“超神”呢?