自旋电子器件制造工艺获新突破,或成半导体芯片行业新标准

2023-03-24 01:18:00 来源: 科技日报 作者: 张梦然

科技日报记者 张梦然

美国明尼苏达双城大学研究人员和国家标准与技术研究院(NIST)的联合团队开发了一种制造自旋电子器件的突破性工艺,该工艺有可能成为半导体芯片新的行业标准。半导体芯片是计算机、智能手机和许多其他电子产品的核心部件,新工艺将带来更快、更高效的自旋电子设备,并且使这些设备比以往更小。研究论文发表在最近的《先进功能材料》上。


图片来源:《先进功能材料》

自旋电子学对于构建具有新功能的微电子设备来说非常重要。半导体行业不断尝试开发越来越小的芯片,最大限度地提高电子设备的能效、计算速度和数据存储容量。自旋电子设备利用电子的自旋而不是电荷来存储数据,为传统的基于晶体管的芯片提供了一种有前途且更有效的替代方案。这些材料还具有非易失性的潜力,这意味着它们需要更少的能量,并且即使在移除电源后也可存储内存和执行计算。

十多年来,自旋电子材料已成功集成到半导体芯片中,但作为行业标准的自旋电子材料钴铁硼的可扩展性已达到极限。目前,工程师无法在不失去数据存储能力的情况下制造小于20纳米的器件。

明尼苏达大学研究人员通过使用铁钯材料替代钴铁硼,可将材料缩小到5纳米的尺寸,从而克服了这一难题。而且,研究人员首次能够使用支持8英寸晶圆的多室超高真空溅射系统在硅晶圆上生长铁钯。

研究人员表示,这项成果在世界上首次表明,在半导体行业兼容的基板上生长这种材料可缩小到小于5纳米。

责任编辑: 常丽君