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自旋電子器件制造工藝獲新突破 或成半導體芯片行業(yè)新標準

來源：科技日報

       科技日報北京3月22日電 （記者張夢然）美國明尼蘇達雙城大學研究人員和國家標準與技術研究院（NIST）的聯(lián)合團隊開發(fā)了一種制造自旋電子器件的突破性工藝，該工藝有可能成為半導體芯片新的行業(yè)標準。半導體芯片是計算機、智能手機和許多其他電子產品的核心部件，新工藝將帶來更快、更高效的自旋電子設備，并且使這些設備比以往更小。研究論文發(fā)表在最近的《先進功能材料》上。

　　自旋電子學對于構建具有新功能的微電子設備來說非常重要。半導體行業(yè)不斷嘗試開發(fā)越來越小的芯片，最大限度地提高電子設備的能效、計算速度和數(shù)據存儲容量。自旋電子設備利用電子的自旋而不是電荷來存儲數(shù)據，為傳統(tǒng)的基于晶體管的芯片提供了一種有前途且更有效的替代方案。這些材料還具有非易失性的潛力，這意味著它們需要更少的能量，并且即使在移除電源后也可存儲內存和執(zhí)行計算。

　　十多年來，自旋電子材料已成功集成到半導體芯片中，但作為行業(yè)標準的自旋電子材料鈷鐵硼的可擴展性已達到極限。目前，工程師無法在不失去數(shù)據存儲能力的情況下制造小于20納米的器件。

　　明尼蘇達大學研究人員通過使用鐵鈀材料替代鈷鐵硼，可將材料縮小到5納米的尺寸，從而克服了這一難題。而且，研究人員首次能夠使用支持8英寸晶圓的多室超高真空濺射系統(tǒng)在硅晶圓上生長鐵鈀。

　　研究人員表示，這項成果在世界上首次表明，在半導體行業(yè)兼容的基板上生長這種材料可縮小到小于5納米。