图：研究人员将斯坦福大学校标的纳米图片刻进超薄芯片中，同样技术未来可创建电子电路 （图片来源：斯坦福大学官网）

近日，美国斯坦福大学研究人员用二硫化钼研制出只有3个原子厚的芯片原型，并首次证明仅原子厚的超薄材料和电路可实现规模化生产。这些透明可弯曲材料未来可将窗户或车顶变成显示屏。

由于目前的硅基芯片已很难进一步缩小，研究人员试图利用只有3个原子厚的单层材料取代硅芯片，石墨烯成为这类材料的首选。不过，石墨烯有个致命弱点，没有导电性，不能用来生产电路的核心部件晶体管。二硫化钼因其良好导电性及超薄性成为研究人员的新宠。

但三明治结构二硫化钼在规模化生产中遇到难题：3个原子厚的二硫化钼无法铺展成制作芯片所需的拇指大小晶体，其困难程度如同用一张薄纸铺满整个斯坦福校园。

该校电子工程学副教授艾瑞克·波普团队现在解决了这一难题。他们利用化学蒸气沉积工艺，通过加热让少量硫原子和钼原子蒸发，再让其沉积到玻璃或硅基底物上形成超薄晶体层，最后成功将三个原子厚的二硫化钼铺展成1.5毫米宽的晶体，其宽度是单原子厚度的2500万倍。

只有将电路蚀刻进材料中，才能证明芯片可规模化生产。为此，波普团队用标准蚀刻工具将斯坦福大学校标刻进芯片原型中，更有趣的是，他们还在美国总统大选期间，将两位候选人的纳米级头像刻进原子薄层芯片。

研究团队下一步将集中精力对新方法进行改进，以增强二硫化钼在集成芯片中的一致性，并最终规模化生产实用电路。“我们认为，可以做到将二硫化钼直接集成到硅基上，垂直构建出立体微芯片，取代传统平面结构的芯片。”波普说，“这种立体芯片和电路更适合用在三维节能建筑中。而且二硫化钼是一种透明、可弯曲材料，未来可将窗户变成电视，或将车顶挡风玻璃变成显示器。”

文章链接：

Kirby K H Smithe, et al, "Intrinsic electrical transport and performance projections of synthetic monolayer MoS₂ devices," 2D Materials, Volume 4, Number 1, 2017

新闻链接：

Stanford engineers create prototype chip just three atoms thick

（本文来源：科技日报；）

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