技術的發展不僅(jin) 將人類的生活變得更現代化智能化,也改變著物體(ti) 的發展形態,人們(men) 除了追求產(chan) 品功能的多變化之外,對產(chan) 品的外觀也開始有所要求,精致小巧成為(wei) 當下產(chan) 品的主要發展潮流之一,而美國最近的研究表明,他們(men) 的最新技術可以研製出原子量級的激光器。
美國北卡州立大學研究人員今天表示,他們(men) 開發出製造高質量原子量級半導體(ti) 薄膜(薄膜厚度僅(jin) 為(wei) 單原子直徑)的新技術。材料科學和工程助理教授曹林友(音譯)說,新技術能將現有半導體(ti) 技術的規模縮小到原子量級,包括激光器、發光二極管和計算機芯片等。
研究人員研究的材料是硫化鉬,它是一種價(jia) 格低廉的半導體(ti) 材料,電子和光學特性與(yu) 目前半導體(ti) 工業(ye) 界所用的材料相似。然而,硫化鉬又與(yu) 其他半導體(ti) 材料有所不同,因為(wei) 它能以單原子分層生長形成單層薄膜,同時薄膜不會(hui) 失去原有的材料特性。
在新技術中,研究人員將硫粉和氯化鉬粉放置於(yu) 爐內(nei) ,並將溫度逐步升高到850攝氏度,此時兩(liang) 種粉末出現蒸發(汽化)並發生化學反應形成硫化鉬。繼續保持高溫,硫化鉬能沉積到基片上,形成薄薄的硫化鉬膜。
曹林友表示,他們(men) 成功的關(guan) 鍵是尋找到了新的硫化鉬生長機理,即自限製生長,通過控製高溫爐中分壓和蒸汽壓來精確地控製硫化鉬層的厚度。
分壓代表懸浮在空氣中的原子或分子聚集成固體(ti) 沉澱到基片上的趨勢;蒸汽壓代表基片上的固體(ti) 原子或分子汽化進入空氣的趨勢。為(wei) 在基片上獲得單層硫化鉬,分壓必須高於(yu) 蒸汽壓;分壓越高,沉積到底部的硫化鉬層就越多。如果分壓高於(yu) 在基片上形成單層薄膜的蒸汽壓,但又低於(yu) 形成雙層薄膜的蒸汽壓,那麽(me) 在分壓和蒸汽壓之間的這種平衡能確保在單層硫化鉬薄膜形成後薄膜生長自動停止,不再向多層發展。這就是“薄膜的自限製生長”。
分壓通過調節高溫爐內(nei) 氯化鉬的量來控製,爐內(nei) 鉬的量越多,分壓則越高。曹林友表示,利用該技術,他們(men) 每次都獲得了晶片大小、原子直徑厚的硫化鉬單層薄膜。同時還可以通過改變分壓獲得2—4個(ge) 原子直徑厚的硫化鉬薄膜。
研究人員目前在試圖尋找其他的方式,以製造類似的但每個(ge) 原子層由不同材料組成的薄膜。同時,他們(men) 也在利用新技術製作場效應晶體(ti) 管和發光二極管。
該項技術不管是對激光領域還是計算機領域都是一大進步,它同時也體(ti) 現了我們(men) 的社會(hui) 生活正朝著高智能化的方向發展著,並且推動者社會(hui) 與(yu) 技術的雙向發展。
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