多年來，超薄、靈活的計算機電路一直是個工程目標，但技術障礙阻礙了實現(xiàn)高性能所需的設備小型化程度?，F(xiàn)在，美國斯坦福大學的研究人員發(fā)明了一種制造技術，可在柔性材料上生產(chǎn)出長度不到100納米的原子級薄晶體管。17日發(fā)表在《自然·電子學》上的一篇論文詳細介紹了這項技術。

研究人員表示，隨著技術的進步，所謂的“柔性電子學”越來越接近現(xiàn)實。柔性電子產(chǎn)品可彎曲、可塑形且有高效的計算機電路，可穿戴或植入人體，執(zhí)行與健康相關的任務。

在適用于柔性電子產(chǎn)品的材料中，2D半導體因其出色的機械和電學性能，比傳統(tǒng)的硅或有機材料更有應用前景。

迄今為止的工程挑戰(zhàn)是，形成這些幾乎不可能的薄設備需要一個過程，對柔性塑料基板來說，該過程熱強度太大，會導致這些柔性材料在生產(chǎn)過程中熔化和分解。

此次，研究人員在一層涂有玻璃的實心硅板上，形成了一個原子級的2D半導體二硫化鉬薄膜，上面覆蓋著微小的納米圖案金電極。由于該步驟是在傳統(tǒng)的硅基板上進行的，因此可以使用現(xiàn)有的先進圖案化技術對納米級晶體管尺寸進行圖案化，從而實現(xiàn)在柔性塑料基板上無法達到的分辨率。

被稱為化學氣相沉積的分層技術，一次只生長1層原子的二硫化鉬薄膜，厚度相當于3個原子，但需要溫度達到850攝氏度才能工作。相比之下，由聚酰亞胺制成的柔性基板在360攝氏度左右就會失去形狀，在更高的溫度下會完全分解。

斯坦福大學的研究人員首先在堅硬的硅上形成這些關鍵部件的圖案，并讓它們冷卻，這樣就可以在不損壞的情況下應用這種柔性材料。只要在去離子水中簡單“洗個澡”，整個設備堆疊就會剝離，完全轉(zhuǎn)移到柔性聚酰亞胺上來。

經(jīng)過一些額外步驟后，研究人員制造出了柔性晶體管，其性能比以往用原子薄型半導體生產(chǎn)的任何晶體管都高出幾倍。研究人員說，雖然可以構建整個電路，將其轉(zhuǎn)移到柔性材料上，但后續(xù)層的某些復雜情況使得轉(zhuǎn)移后這些額外的步驟變得更容易。

最終，包括柔性聚酰亞胺在內(nèi)的整個結(jié)構只有5微米厚，約是人類頭發(fā)的十分之一，這意味著可在給定面積內(nèi)安裝更多晶體管。同時，這些設備能在低電壓下運行時處理高電流，高性能、速度快、功耗低，且過程中可散熱。

論文第一作者、斯坦福大學波普實驗室博士后學者阿爾文·道斯表示，他正在研究將無線電電路與設備相結(jié)合，這尤其對于那些植入人體內(nèi)或深度集成到其他物聯(lián)網(wǎng)設備中的設備將是又一次技術飛躍。(實習記者張佳欣)