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張貼者： |
木蘭
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2026/1/25 下午 08:09:00
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中美團隊的壯舉或將為半導體領域“開闢全新途徑”
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本文概述了一種新型「自蝕刻」技術，該技術實現了世界上首次在二維鈣鈦礦材料中製備複雜結構。
彭丹妮在北京
發佈時間：2026年1月25日晚上8:00
中美聯合研究團隊表示，他們開發了一種新的半導體製造方法，該方法有望“開闢全新的途徑”，用於開發高性能發光和整合裝置。
該工藝將超越傳統的光刻機，而傳統的光刻機是目前製造大多數電子產品中使用的半導體的主要方法。
當光刻機蝕刻晶片電路時，雷射垂直照射材料。如果光線橫向照射，就會造成不可控的損傷，尤其是在鉛鹵化物鈣鈦礦等軟性材料。
鹵化鉛鈣鈦礦是一種非常有前途的半導體材料，因為它在二維晶格形式中具有優異的光電性能，但由於其在二維狀態下的柔軟性和不穩定性，難以進行精確加工。
然而，這種新製程以可控的方式在這些鈣鈦礦中創建橫向微結構，增加了一個新的維度，這可能會為半導體帶來革命性的性能提升。
該國際團隊表示，他們開發了一種新型的「自蝕刻」技術，實現了世界上首次在超薄鈣鈦礦材料中製造複雜結構，而不會損壞其結構。
傳統的半導體加工方法，如光刻（一種利用光在材料上創建圖案的技術）或強溶劑，對二維鈣鈦礦來說可能過於苛刻。
為了應對這項挑戰，國際研究團隊開發了一種更為溫和的方法，稱為「自蝕刻」。
該團隊將這項技術描述為“超越了傳統製程的限制”，它有望為更高效、更先進的光電器件鋪平道路，並在太陽能電池、發光二極管和光電探測器等領域廣泛應用。
這項研究由中國科學技術大學（位於中國東部的合肥）、上海科技大學和美國普渡大學的研究人員共同進行，並於 1 月 14 日發表在同行評審期刊《自然》上。
據一位在歐洲領先公司專門從事半導體裝置整合和設計的中國專家稱，傳統的微納製造業依賴傳統的半導體工藝，尤其依賴極紫外光刻（EUV）和先進的蝕刻設備。
「但隨著設備尺寸的縮小，成本會呈指數級增長，」這位專家說。他拒絕透露姓名，因為他沒有被授權接受媒體採訪。
“本文提出了一種新型的可編程製造方法，對於未來探索更高效、更精確的自組裝平台具有關鍵意義，同時也有助於推動可持續半導體技術的進步。”
中國科學技術大學材料科學家、該研究的主要作者張樹晨1月16日告訴新華社，該研究為「高性能發光和顯示器件開闢了新的材料平台和設計途徑」。
這種「自蝕刻」技術利用了鈣鈦礦晶體生長過程中內部累積的應力。可以將其想像成利用岩石中預先存在的斷層線來製造可控的斷裂。
為了激活內部應力，研究團隊使用了一種名為配體-異丙醇 (IPA) 的溫和溶液，在晶體內部的特定位置誘導蝕刻，從而在材料中形成均勻的方形孔。
研究人員在孔洞形成後，用不同化學成分的二維鈣鈦礦填充這些空腔。這樣就在原子尺度上形成了光滑的橫向異質結－兩種不同半導體區域之間的界面。
在此基礎上，研究人員設計了具有可調節發光顏色和亮度的像素狀單元。最終得到的單晶晶片包含由不同鈣鈦礦材料組成的「馬賽克」結構，每種材料都具有其獨特的發光特性。
根據新華社報道，這種精確的控制和設計是朝著製造小型化、高效的光電器件（如顯示器和 LED）邁出的「關鍵一步」。
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