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北京，12月8日(科学日报)——美国斯坦福大学的研究人员利用二硫化钼开发了一种只有3个原子厚的原型芯片，并首次证明了只有原子厚的超薄材料和电路可以大规模生产。这些透明的可弯曲材料将来可以把窗户或屋顶变成显示屏。
由于目前硅基芯片很难进一步缩小，研究人员正试图用只有3个原子厚的单层材料来代替硅芯片，石墨烯成为这种材料的首选。然而，石墨烯有一个致命的弱点。它没有导电性，不能用来制造晶体管，晶体管是电路的核心部件。二硫化钼因其良好的导电性和超薄性而成为研究者的新宠。
然而，夹层结构二硫化钼在大规模生产中遇到了一个难题:厚度为3个原子的二硫化钼无法扩散到制造芯片所需的拇指大小的晶体中，其难度相当于在斯坦福大学校园内扩散一张薄纸。
该校电子工程副教授埃里克·波普的团队现在已经解决了这个问题。他们使用化学气相沉积工艺，通过加热蒸发少量的硫原子和钼原子，然后将它们沉积在玻璃或硅衬底上，形成超薄晶体层。最后，厚度为三个原子的二硫化钼成功地扩散成宽度为1.5毫米的晶体，这是单个原子厚度的2500万倍。
只有将电路蚀刻到材料中，才能证明芯片可以大规模生产。为此，波普尔的团队使用标准蚀刻工具将斯坦福大学的标志雕刻到芯片原型上。更有趣的是，在美国总统选举期间，他们还将两位候选人的纳米级头像刻在原子薄层芯片上。
研究团队的下一步将集中于改进新方法，以提高集成芯片中二硫化钼的一致性，并最终大规模生产实用电路。“我们相信二硫化钼可以直接集成到硅衬底上，并垂直构建成三维微芯片，以取代传统平面结构的芯片。”波普说，“这些三维芯片和电路更适合用于三维节能建筑。二硫化钼是一种透明且柔韧的材料，将来可以把窗户变成电视，或者把车顶挡风玻璃变成显示器。”(记者聂)
