構(gòu)造單片半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)技術(shù)取得突破

       據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)3月29日?qǐng)?bào)道，瑞士和意大利科學(xué)家在3月30日出版的《科學(xué)》雜志上指出，他們?cè)诠枭蠘?gòu)造單片半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)方面取得了重大突破，成功在硅上集成了50微米厚鍺，新結(jié)構(gòu)幾乎完美無(wú)缺，最新研究將讓包括X射線(xiàn)技術(shù)在內(nèi)的多個(gè)領(lǐng)域受益。
　　微電子設(shè)備幾乎離不開(kāi)硅，硅價(jià)格低廉、儲(chǔ)藏豐富且堅(jiān)固耐用。但硅也并非萬(wàn)能，有些材料的性能也比硅強(qiáng)，因此科學(xué)家正想方設(shè)法讓硅同鍺等其他半導(dǎo)體材料“聯(lián)姻”，以獲得這兩種材料的最好性能，打開(kāi)新的應(yīng)用領(lǐng)域。
　　然而，讓硅和其他半導(dǎo)體“聯(lián)姻”并非易事。過(guò)去，科學(xué)家們需要利用昂貴且耗時(shí)的焊接技術(shù)，但由于晶體網(wǎng)格內(nèi)有瑕疵，迄今為止，將厚的單片鍺層集成在硅上的嘗試屢屢失敗。另外，在熱應(yīng)力下，硅晶圓會(huì)變形，鍺層也會(huì)開(kāi)裂，使得到的電子元件無(wú)法使用。
　　現(xiàn)在，由瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院、瑞士電子學(xué)與微電子科技中心（CESM）、意大利米蘭理工大學(xué)以及米蘭—比可卡大學(xué)的科學(xué)家們攜手找到了解決辦法。在研究中，他們并沒(méi)有使用連續(xù)一層鍺，而是用硅和嫁接在其上的單體結(jié)構(gòu)的鍺制成的“簇毛”制造出了一塊小型“簇毛地毯”。“簇毛”之間的距離僅為幾十納米。為了制造出這些“簇毛”，他們將邊長(zhǎng)為2微米、高為8微米的細(xì)小圓柱蝕刻成廉價(jià)的硅基座，并在極端環(huán)境下讓鍺晶體在硅柱上生長(zhǎng)。
　　這一過(guò)程可制造出任何厚度的沒(méi)有瑕疵的硅—鍺層。他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室制造出的最厚的鍺結(jié)構(gòu)為50微米，是以前的10倍。瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院的編外講師漢斯·馮-卡納爾說(shuō)：“這樣厚度的連續(xù)一層鍺只會(huì)從硅上剝落下來(lái)。”他認(rèn)為，新方法能制造出100微米厚的鍺層，而且不需要特殊技術(shù)就可以將這些材料焊接在一起。
　　該研究團(tuán)隊(duì)的初衷是制造出一款單體種植在讀出電子設(shè)備上的X射線(xiàn)探測(cè)器。該探測(cè)器需要數(shù)百萬(wàn)個(gè)能同時(shí)起作用的像素以確保獲得很高的空間分辨率，因此需要至少50微米厚的鍺層才能確保足夠的靈敏度。但使用以前方法制造出的大面積探測(cè)器都很昂貴。馮-卡納爾強(qiáng)調(diào)：“最新研究使科學(xué)家們能制造出最高分辨率的X射線(xiàn)探測(cè)器，而且成本也不貴。”
　　高分辨率和靈敏度能保證手術(shù)中用到的X射線(xiàn)的劑量最少，確保醫(yī)療手術(shù)能在直接成像控制下操作，而使用目前的X射線(xiàn)方法無(wú)法做到這一點(diǎn)。不過(guò)，研究人員也表示，基于新技術(shù)制造出來(lái)的X射線(xiàn)設(shè)備還需要幾年才能問(wèn)世。
　　另外，最新技術(shù)還可用于在機(jī)場(chǎng)進(jìn)行行李掃描的X射線(xiàn)設(shè)備上，用于測(cè)試包裹起來(lái)的電子元件，用于制造每一層電池能吸收不同波長(zhǎng)太陽(yáng)光的高效疊層太陽(yáng)能電池（已被用于航空航天領(lǐng)域）。另外，科學(xué)家們也希望最新技術(shù)能被用于砷化鎵或者碳化硅等材料上。