如果你覺得手持式電子裝置已經(jīng)夠小而無法再進(jìn)一步微縮時，半導(dǎo)體架構(gòu)的一項(xiàng)突破，可能就是技術(shù)更進(jìn)一步小型化的關(guān)鍵。

美國芝加哥大學(xué)(University of Chicago)和康奈爾大學(xué)(Cornell University)的研究人員合作，實(shí)現(xiàn)了一種能生長厚度僅幾個原子的硅薄膜制造方法，并使其得以彼此上下堆棧多層，就像一迭“便利貼”(Post-IT)一樣。藉由這種堆棧微型半導(dǎo)體的方式，科學(xué)家和工程師就能讓手機(jī)等個人電子裝置到太陽能電池等各種電子產(chǎn)品的尺寸進(jìn)一步縮小。

截至目前為止，這些硅薄膜層在彼此的頂部生長，限制了可用于制造的材料。這意味著“生長”這些薄層的過程必須能夠承受極高溫度的材料。研究人員采用的方法是單獨(dú)制作薄膜，，然后再將材料置于真空中進(jìn)行剝離，最后再像“便利貼”一樣堆棧并連接各層薄膜；這種新方法不需要加熱，因?yàn)槊恳粚佣际菃为?dú)建構(gòu)后再放置在彼此之上。這使得研究人員能夠在分層之間制作弱鍵接合，以取代傳統(tǒng)的強(qiáng)共價(jià)鍵連接，因而使各層之間的干擾減少，讓各自的表面完整性得以保持不變。

這種新方法讓科學(xué)家們得以單獨(dú)制作出僅有幾個原子厚度的微形薄膜，并將它們像“便利貼”般地彼此堆棧于新型電子組件上，可望創(chuàng)造出無限的應(yīng)用可能性...（來源：UChicago Creative）

研究人員并將薄膜置于裝置中，以測試其電特性，結(jié)果顯示其功能可按原子級設(shè)計(jì)，從而使其得以成為未來計(jì)算機(jī)芯片的基本組成。這種創(chuàng)新方法為半導(dǎo)體薄膜材料的應(yīng)用帶來了無數(shù)的可能性，不但能在水或塑料表面生長薄膜材料，還可以將薄膜材料浸入水中加以分離，或用離子束進(jìn)行切割或蝕刻成型。

研究人員目前正探索一套簡單且高性價(jià)比的完整途徑。如果能夠制作出僅原子厚的硅薄膜層，就可能使幾乎所有的電子產(chǎn)品都能再進(jìn)一步縮小。想象交錯各個導(dǎo)體層并切換至3D電子組件或整個系統(tǒng)中。微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)也可以包含在這些分層中，以便在單一裝置上提供所有的傳感器與致動器。不需要驅(qū)動訊號，芯片功率降低，而性能則能持續(xù)提升。

然而，這種方法也存在一連串的問題。因?yàn)檫@些薄層本身只有幾個原子厚，很難將它們精確地放在彼此之上。芝加哥大學(xué)化學(xué)系教授JiWoong Park說：“我們正考慮的問題難度就像是將精準(zhǔn)地覆蓋一塊芝加哥般大小的塑料薄膜，而不至于產(chǎn)生任何氣泡。”當(dāng)材料本省的厚度達(dá)到原子級時，每一個獨(dú)立的小原子都可能產(chǎn)生問題。

然而，這個創(chuàng)新的過程可能為許多技術(shù)和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域帶來無數(shù)次的突破，甚至超越你的想象所及。Park說：“我們期望新的模型能加速新材料的發(fā)現(xiàn)，以及實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的制造。”