在过去的半个世纪，科学家为了使电子器件更加快速和小型化，已经开发出可将硅薄膜减薄至数层原子的厚度。然而，想要获得下一个阶段的突破，需要找到可构建厚度更薄、功能更强大器件的全新方法。

近日，美国芝加哥大学研究人员在世界著名学术期刊《自然》上报道了一种创新性方法，有望制备出仅有几个原子层厚度的半导体器件，为科学家和工程人员提供了一个制作超薄、均一半导体薄膜材料的简便、低成本方法，可应用在太阳能电池和智能电话的电子器件中。

半导体薄膜材料的堆叠为具有独特性能电子器件的制造提供了众多可能性。然而，制作这种半导体薄膜的工艺十分精细，几乎没有犯错误的空间。完成这项任务的难度就好比将一个尺寸为芝加哥城面积大小的巨型保鲜膜平铺开来，还不能产生任何气泡。当材料本省的厚度就达到原子层量级时，每一个孤立的小原子都会产生问题。

如今，这些半导体薄膜材料都是在直接生长出来的，而不是层层堆叠在一起。但这意味着最底层材料要在上层材料生长过程中经受高温等极端恶劣的条件。芝加哥大学的研究人员采用创新性的方法成功解决了这一问题，他们先单独制作这些薄膜材料，然后将材料置于真空中进行剥离，最后像“便利贴”一样将各层薄膜堆叠后粘贴在一起，使薄膜间通过弱键而不是强共价键连接在一起，避免了各层薄膜间的界面相互干扰，形成完美的表面。

研究人员得到的厚度为原子层量级的薄膜均一性优良，在整个晶圆表面都保持了高质量。经基于器件验证实验的电性能测试表明，这些薄膜材料满足原子尺度的器件设计要求，可作为未来计算机芯片的基本组成部分。

芝加哥大学的创新性方法为半导体薄膜材料的应用开启了无数可能性。如，可在水或塑料的表面进行薄膜材料的生长;可以将薄膜材料浸泡在水中进行分离;可用离子束对薄膜材料进行切割和图形化工艺。研究人员正在探索可以利用该方法实现的所有既简便又能节省开支的应用。该项创新将加速新材料的发现和促进大规模生产。

(工业和信息化部电子第一研究所 李铁成)