中国发现新大陆,哈工大团队攻克难题,金刚石芯片迎来技术突破

2021-01-18 02:05:47 星辰教你生活妙招

近年来,芯片制程的微缩一度让业界认为摩尔定律即将迎来物理极限。但在晶圆代工巨头和光刻机巨头的努力下,硅基晶圆利用新型制作工艺仍能延续摩尔定律。

不过,单纯依赖技术恐怕还是无法长时间维持摩尔定律,因此各国研究团队开始在材料替代上下功夫,寻找“后摩尔”时代的新型材料。

目前,碳元素被多个国家和科研团队视为能够取代硅的最佳材料之一。而自然界中富含碳元素的当属金刚石。

资料显示,金刚石是一种由碳元素组成的矿物,是碳的同素异形体。根据哈工大航天学院朱嘉琦教授透露,金刚石具有高硬度、超宽带隙、优异的载流子迁移率和出色的导热性能。

得益于种种特性,金刚石是实现“后摩尔”时代电子、光电子和量子芯片的基础性材料之一,甚至被业界称为“终极半导体材料”。不过,在金刚石的利用上存在着一项技术障碍,那便是实现带隙的有效调控。

针对这一技术障碍,哈尔滨工业大学联手香港城市大学和麻省理工学院等单位,在金刚石单晶领域取得重大科研突破。

1月初,哈工大科研团队首次通过纳米力学新方法,利用超大均匀的弹性应变调控,从根本上改变了金刚石的能带结构,从而为下一代金刚石基微电子芯片提供了一种全新的方法。

1月1日,有关此类方法的相关论文被发表在国际著名学术期刊《科学》上。据笔者了解,这项针对微纳金刚石单晶的超大均匀拉伸弹性的研究结果,还为弹性应变工程和单晶金刚石器件的应用,提供了基础性和颠覆性的解决方案。

就芯片领域而言,如果金刚石或者说碳基晶圆能够达到规模性应用,那么整个半导体行业都要发生巨变。

不过,金刚石制作芯片仍存在着巨大的局限性。据相关消息称,在至今为止的几乎所有实验中,金刚石结晶始终保持独立性,无法对电流产生有效影响。

故而,目前金刚石几乎无法在电子工业方面得到应用。但在笔者看来,人类的智慧无穷,且科学技术正在不断进步。

如今哈工大团队攻克了这一技术难题,接下来肯定还会有团队攻克其他自然元素的应用瓶颈。

在你看来,金刚石芯片还需要多久才能被广泛应用?

文/谛林 审核/子扬 校对/知秋

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