黑料不打烊该研究成果于 2 月 23 日发表在《自然・通讯》(Nature Communications)上,第一作者为博士生沙基・卡拉佩特扬(Shake Karapetyan)。 项目负责人、康奈尔大学达菲尔德工程学院塞缪尔・B・埃克特工程学讲席教授戴维・穆勒(David Muller)表示:“目前几乎没有其他方法能观察到这类缺陷的原子结构,因此这项技术将成为芯片调试与故障定位中极为重要的表征工具,尤其在研发阶段。” 微小缺陷一直是半导体行业的长期难题,尤其是在技术复杂度不断提升、元器件尺寸缩小到原子级别的今天。 这项研究的核心对象,也是计算机芯片的核心 ——晶体管:它是一个微小的开关,电流通过由电控栅极开启和关闭的沟道流动。 “如今,晶体管沟道的宽度可能只有15~18 个原子,极其微小,结构也异常复杂,” 卡拉佩特扬说,“在这个尺度下,每一个原子的位置都至关重要,但传统手段很难表征。” 在贝尔实验室期间,穆勒与现任 ASM 技术副总裁格伦・威尔克(Glen Wilk)曾尝试用氧化铪替代当时主流的栅极材料二氧化硅 —— 后者在微小尺寸下漏电流过大。几年后,两人离开贝尔实验室,但他们的工作持续影响着半导体行业,氧化铪也在 2000 年代中期成为计算机与手机芯片的行业标准材料。 “我们当年发表的关于如何用电子显微镜表征这些材料的论文,我可以肯定,很多半导体行业人士都仔细研读过。” 穆勒说。他目前共同主持康奈尔大学卡弗里纳米科学研究所与康奈尔材料研究中心(CCMR)。“当我们重新启动这个项目时,这一点体现得非常明显。而且显微成像技术已经取得了巨大进步 ——从前像开双翼飞机,现在就像开喷气式战机。” 这里的 “喷气式战机”,指的是电子叠层成像技术(electron ptychography)。这是一种计算成像方法,使用穆勒团队联合开发的电子显微镜像素阵列探测器(EMPAD),收集电子穿过晶体管后的精细散射图样。通过对比不同扫描位置的图样变化,科研人员可以重建出清晰度极高的图像。该探测器精度极高,已获得吉尼斯世界纪录认证,能够呈现全球最高分辨率、前所未有的原子细节。网红吃瓜
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