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半導體新技術:硫化钼應用大門將打開

    據海外媒體報道,美國北卡州立大學研究人員日前表示,他們開發出了制造高質量原子量級半導體薄膜(薄膜厚度僅爲單原子直徑)的新技術。其材料科學和工程助理教授曹林友表示,新技術能將現有半導體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。

  據悉,研究人員研究的材料是硫化钼,它是壹種價格低廉的半導體材料,電子和光學特性與目前半導體工業界所用的材料相似。然而,硫化钼又與其他半導體材料有所不同,因爲它能以單原子分層生長形成單層薄膜,同時薄膜又不會失去原有的材料特性。

  在新技術中,研究人員將硫粉和氯化钼粉放置于爐內,並將溫度逐步升高到850攝氏度,此時兩種粉末出現蒸發(汽化)並發生化學反應形成硫化钼。而繼續保持高溫,硫化钼能沈積到基片上,形成薄薄的硫化钼膜。

  曹林友表示,他們成功的關鍵是尋找到了新的硫化钼生長機理,即自限制生長,並通過控制高溫爐中分壓和蒸汽壓來精確地控制硫化钼層的厚度。據介紹,分壓代表懸浮在空氣中的原子或分子聚集成固體沈澱到基片上的趨勢;蒸汽壓代表基片上的固體原子或分子汽化進入空氣的趨勢。爲在基片上獲得單層硫化钼,分壓必須高于蒸汽壓;分壓越高,沈積到底部的硫化钼層就越多。如果分壓高于在基片上形成單層薄膜的蒸汽壓,但又低于形成雙層薄膜的蒸汽壓,那麽在分壓和蒸汽壓之間的這種平衡能確保在單層硫化钼薄膜形成後薄膜生長自動停止,不再向多層發展。這就是“薄膜的自限制生長”。


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