美國北（běi）卡（kǎ）州立大學研究人員（yuán）今天（tiān）表示，他們開發出製造高質量原子量級半導體薄膜（薄（báo）膜厚度（dù）僅為（wéi）單原子直徑）的新技術。材料科學和工程助理教授曹林友（音譯）說，新技術（shù）能將現有半導體技術的規模縮小到原子量級，包括激光器、發光二極管和計算機芯片等。

      研究人員研究的材料是硫化（huà）鉬，它（tā）是（shì）一種價格低廉的（de）半導體材料，電子和（hé）光（guāng）學特性與目前半導體工業界所用的材料相似。然（rán）而，硫化鉬又與（yǔ）其（qí）他半導體材料（liào）有所不同，因為它能以單原子分層生長形成單層薄膜，同時薄膜不會失去原有的材料特性。

      在新技術中，研究人員將硫粉和氯化鉬粉放置（zhì）於（yú）爐內，並將溫度逐步升高到850攝氏度，此時兩種粉末出現蒸發（汽化）並發生（shēng）化學反應形成硫化鉬。繼續保持高溫（wēn），硫（liú）化鉬能沉積到（dào）基片上，形成薄薄的硫化鉬膜。

      曹林友表示，他們成功的關鍵是尋找到了新的（de）硫（liú）化鉬生長機理，即自限製生長，通過控製高溫爐中分壓和蒸汽壓來精確地控（kòng）製硫化鉬層的（de）厚度（dù）。

      分（fèn）壓代表懸浮在空氣中的（de）原子或分子（zǐ）聚集成固體沉澱（diàn）到基片上的趨勢；蒸（zhēng）汽壓代表基片上的固體原子或分子（zǐ）汽化進入空氣的趨勢。為在基片（piàn）上（shàng）獲得單層硫化鉬，分壓必（bì）須高於蒸汽壓；分壓越高，沉積到底部的硫（liú）化鉬層（céng）就越多。如果分壓高於在基片上形成（chéng）單層薄膜的蒸汽壓，但又低於形成雙層（céng）薄膜的蒸汽壓，那麽在分（fèn）壓和（hé）蒸汽壓之間的這（zhè）種平衡能確保在單層硫化鉬薄膜形成後薄膜生長自動停止，不（bú）再向多層發展。這就是“薄膜的自限製生長”。

      分壓通過調節高溫爐內氯化鉬（mù）的量來控製，爐內鉬的量越多，分壓則越高。曹林友表示，利用該技（jì）術，他們每（měi）次都獲得了晶片大小、原子直徑厚的硫化鉬單層薄膜（mó）。同時還可以通過改（gǎi）變分壓獲得2?4個原子直徑厚的硫（liú）化鉬薄膜（mó）。

      研究人員目前在試（shì）圖尋找其他（tā）的方式，以製造（zào）類似的但每個原子層由不同材料組成的薄膜。同時，他（tā）們也在利用新技術製作（zuò）場效應晶體管和發光二極管。

    總編輯圈點

      越薄（báo）的半導體薄膜，在納米（mǐ）電子器件中就越受歡（huān）迎。北卡州立大學此次能製（zhì）備出厚（hòu）度僅（jǐn）為單原子直徑的半導體薄膜，關鍵在於（yú）其選用的材料。硫化鉬的層狀結構與眾不同，單層（céng）硫化鉬則具有直接帶（dài）隙（xì），與傳統矽材料相（xiàng）比，它體（tǐ）積更小、介電常（cháng）數也（yě）更小（xiǎo），這（zhè）就意味著其（qí）晶體管也能比傳統型更省電。因而，一個全新的硫化鉬生長機理的出現，可以彌補（bǔ）一直以來單層硫化鉬在工藝製備方法上的（de）不足，進（jìn）而打開這扇（shàn）應用領域的大（dà）門。