用的是奈米“畫筆”，“畫布”可反覆擦寫，上海科學家提出設計微器件新方法

“這層具有極性的鐵電薄膜就像一張奈米厚度的神奇畫布，奈米探針類似於畫筆，

運用奈米畫筆可在畫布上任意作畫，而且畫布可以反覆擦寫，畫出來的作品正是各類微納器件，既可以是光電子探測器，亦可以是儲存器等

，這種方法給製備微納器件提供了豐富想象力。”中科院上海技物所王建祿研究員說。

旋塗上鐵電薄膜層的器件襯底

解放日報·上觀新聞記者獲悉，1月25日凌晨，王建祿課題組在國際著名期刊《自然·電子學》上發表了基於新型材料的微納光電、電子器件製備方法。

半導體微器件支撐的電子及光電子技術已廣泛應用於人工智慧和5g互聯。然而，從器件到系統的整合仍需要很多複雜技術與繁瑣流程，例如要通過幾百道甚至上千道工藝才能獲得常用的計算機晶片。能否利用簡單工藝按需實現基本的光電子、電子器件功能？

從傳統半導體技術來看，矽基技術的整合度越來越高，工藝技術節點已逼近5奈米的物理極限。從已經出現的新型半導體材料摻雜方法來看，又存在著一些侷限性。比如，傳統“靜電摻雜”方法需要一直保持一定的電壓，“原子插層”使用的化學方法可控性比較差，而“鐳射掃描”方法不可逆的，一旦壞了就沒法用了。能否跳出傳統的思路，實現殊途同歸呢？

王建祿課題組藉助於具有極化特徵的鐵電薄膜材料，透過奈米探針調控薄膜的極化方向，進而對低維半導體的導電行為進行調控。這就相當於給半導體加了一個電場，用一支“奈米畫筆”在“畫布”上“畫”出微器件。

這支畫筆有多大？筆尖尺度僅有幾個奈米。畫布是什麼材料？一類特殊的聚合物——聚偏氟乙烯，可以保持電荷極化狀態。

王建祿介紹，在這張透明的“畫布”上，不僅可以任意作畫，而且畫布可以反覆擦寫。

利用原子力顯微鏡針尖在鐵電薄膜層上寫出的心形鐵電疇圖案

解放日報·上觀新聞記者在實驗室看到，研究人員把“畫布”放進操作箱後，只需在電腦上簡單操作，一顆心形的器件就躍然“屏”上了。

基於這種方法，課題組構建了光電探測器和儲存器等多種功能性器件，而且極大提升了器件效能，拓寬了應用可能性。比如，光電探測器響應率與同類器件比較提高了近300倍；與復旦大學微電子學院周鵬教授合作，將該技術應用於準非易失儲存器研究，保持時間從10秒提高到了100秒以上。

該技術極大地簡化了新型半導體工藝過程，也為未來晶片技術研究提供了新途徑。

這項研究由中國科學院上海技術物理研究所與復旦大學、華東師範大學、南京大學，中國科學院微電子所等多個課題組合作完成。

欄目主編：黃海華

本文作者：黃海華

文字編輯：黃海華

題圖來源：視覺中國

圖片編輯：蘇唯