矽分子絕緣體使半導體先進製程推向極限
科技產業資訊室 (iKnow) - 黃松勳 發表於 2018年6月22日
圖、矽分子絕緣體使半導體先進製程推向極限
不斷縮小的電晶體是計算器處理速度更快、效率更高的關鍵，自1970年代以來，電子技術的進步，主要是受到這些微小化元件同步增長與穩健步伐的驅動，這些元件的尺寸同時也變得更小、更強大，並將技術推進到目前的奈米尺寸。但近年來，研究人員對於電晶體是否能克服其尺寸的限制而感到困擾，其中，阻礙其進一步微小化的障礙就是“漏電”問題。
當兩個金屬電極之間的間隙，窄到電子都無法被其阻擋層所抵擋時，就會產生漏電問題，即為量子穿隧效應。隨著間隙不斷地縮小，這種電子穿隧傳導的機率會以指數的形式增加，使得元件在微小化過程受到嚴峻的挑戰。科學上的共識一直認為真空屏障是減少穿隧效應的最有效手段，使其成為電晶體絕緣的最佳選擇。但是，即使是真空屏障，也可能會因為量子穿隧效應而導致漏電的疑慮。
在Nature期刊上報導，哥倫比亞大學與上海師範大學和哥本哈根大學的研究人員合作，設計出一種寬度不到1奈米的矽基分子絕緣屏障，可以使電子波動性受到全面破壞性干涉，阻擋奈米尺度下的電子穿隧傳導。此種量子干涉發生在不同相的兩個波峰和波谷，類似於聲波，抵銷振盪，使穿隧的機率完全被消除掉，使分子的絕緣效果比相同尺寸的真空間隙更好，且不需使用更厚的牆。
他們的研究顯示，矽分子導線可作為開關，透過改變它們的結構，可以製成絕緣體，也有助於未來的奈米級電子元件製造。(549字；圖1)
參考資料：
Single molecular insulator pushes boundaries of current state of the art. Science Daily，2018/6/6
Comprehensive suppression of single-molecule conductance using destructive σ-interference. Nature，2018/6/6
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