自旋電子器件制造工藝新突破，或成半導(dǎo)體芯片行業(yè)新標(biāo)準(zhǔn)
近日，美國明尼蘇達雙城大學(xué)研究人員和國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）的聯(lián)合團隊開發(fā)了一種制造自旋電子器件的突破性工藝，該工藝有可能成為半導(dǎo)體芯片新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。半導(dǎo)體芯片是計算機、智能手機和許多其他電子產(chǎn)品的核心部件，新工藝將帶來更快、更高效的自旋電子設(shè)備，并且使這些設(shè)備比以往更小。研究論文發(fā)表在最近的《先進功能材料》上。
圖片來源：《先進功能材料》
自旋電子學(xué)對于構(gòu)建具有新功能的微電子設(shè)備來說非常重要。半導(dǎo)體行業(yè)不斷嘗試開發(fā)越來越小的芯片，最大限度地提高電子設(shè)備的能效、計算速度和數(shù)據(jù)存儲容量。自旋電子設(shè)備利用電子的自旋而不是電荷來存儲數(shù)據(jù)，為傳統(tǒng)的基于晶體管的芯片提供了一種有前途且更有效的替代方案。這些材料還具有非易失性的潛力，這意味著它們需要更少的能量，并且即使在移除電源后也可存儲內(nèi)存和執(zhí)行計算。
十多年來，自旋電子材料已成功集成到半導(dǎo)體芯片中，但作為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的自旋電子材料鈷鐵硼的可擴展性已達到極限。目前，工程師無法在不失去數(shù)據(jù)存儲能力的情況下制造小于20納米的器件。
明尼蘇達大學(xué)研究人員通過使用鐵鈀材料替代鈷鐵硼，可將材料縮小到5納米的尺寸，從而克服了這一難題。而且，研究人員首次能夠使用支持8英寸晶圓的多室超高真空濺射系統(tǒng)在硅晶圓上生長鐵鈀。
該論文的第一作者Deyuan Lyu表示:“這項工作在世界上首次表明，可以在半導(dǎo)體行業(yè)兼容的基板上生長這種材料，它可以縮小到小于5nm，即所謂的CMOS+X策略?！?這一突破也將推動自旋電子器件在半導(dǎo)體芯片技術(shù)領(lǐng)域的進一步發(fā)展，帶來更快、更高效的自旋電子設(shè)備，如計算機、智能手機和許多其他電子產(chǎn)品，并且使這些設(shè)備比以往更小。
來源：科技日報
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