中國粉體網(wǎng)訊  據(jù)比利時魯汶大學官網(wǎng)近日報道，該校與比利時微電子研究中心的研究人員們成功開發(fā)出一項芯片絕緣新技術。這項技術采用了由結構化的納米孔組成的金屬有機框架材料。從長遠來看，這種方法可用于開發(fā)尺寸更小、性能更強、能耗更低的芯片。比利時魯汶大學微生物和分子系統(tǒng)系教授RobAmeloot領導的一項研究表明，一項新技術將會提供解決方案。他表示：“我們將金屬有機框架（MOF）用作絕緣物質。這些材料由金屬離子和有機分子組成。它們在一起形成了一種堅固的多孔晶體。”

如今，計算機芯片正越變越小。然而，這并不是什么新鮮事，早在1965年，芯片制造商英特爾公司的創(chuàng)始人之一戈登·摩爾（GordonMoore）就作出了這一預測。摩爾定律指出，芯片（或者說集成電路）上的晶體管數(shù)目，每隔兩年就會增加一倍。后來，這個預測中的時間間隔被調整為18個月，但理論仍然成立。芯片越變越小，但其處理能力卻越變越強。如今，一顆芯片可以容納逾十億個晶體管。

可是，尺寸持續(xù)縮小也帶來了許多障礙。開關和電線如此緊密地封裝在一起，會產生更多的電阻，使得芯片發(fā)送信號的能耗更高。為了設計一個運行良好的芯片，你需要用絕緣物質將這些線相互分開，確保電信號不會受到干擾。然而，在納米尺度上，這并不是一項容易完成的任務。

金屬有機框架，是由有機配體和金屬離子或團簇，通過配位鍵自組裝形成的具有分子內孔隙的有機-無機雜化材料。

MOF的分子結構（圖片來源：TonyBoehleWikimedia）

MOF是一種多功能的多孔納米材料，可用于存儲、分離、釋放、保護幾乎所有的東西。它具有以下重要特性：多孔、表面積大、結構和功能多樣性、不飽和金屬位點。這些特性使之具有強大的吸附功能和催化功能。

下圖為某種MOF的原理圖。圖中線條是有機連接橋，交叉點是金屬離子。黃球代表孔隙空間，可充滿液體或氣體。

（圖片來源：伯克利實驗室）

MOF有望成為定義21世紀的新材料。它非常適合感知與捕捉微量濃度的物質，凈化水或空氣，或者用于存儲大量能量，制造性能更佳的電池以及能量存儲器件。

由MOF材料做成的水分采集裝置（圖片來源：HyunhoKim/麻省理工學院）

史上首次，比利時魯汶大學與比利時微電子研究中心將MOF絕緣應用于電子材料。

魯汶大學微生物與分子系統(tǒng)系博士后研究員MikhailKrishtab表示，他們在這項技術中采用了一種稱為“化學氣相沉積”的工業(yè)方法。他說：“首先，我們將氧化物薄膜放置到表面上。然后，我們讓它與有機材料的蒸汽起反應。這種反應使得材料膨脹，形成納米多孔晶體�！�

Krishtab表示：“這種方法的主要優(yōu)勢就是它的自下而上。我們首先沉積了氧化物薄膜，然后它膨脹到非常多孔的金屬有機框架材料上。你可以將它比作蛋奶酥；它在烤箱里膨脹然后變得非常輕。金屬有機框架材料形成了一種多孔結構，該結構充滿了導體之間的所有間隙。這就是絕緣完整且均勻的原因。其他自上而下的方法，總是會有在絕緣中存在小間隙的風險�！�

下圖所示，體積膨脹伴隨著氧化物向MOF轉變的過程，實現(xiàn)了納米溝槽的無縫填充。

（圖片來源：Ameloot研究小組）

Ameloot教授的研究小組收到了歐洲研究委員會概念驗證經費，與SilviaArmini（他來自比利時微電子研究中心團隊，該團隊致力于為納米芯片開發(fā)先進介電材料。）合作進一步開發(fā)這項技術。Ameloot教授表示：“在比利時微電子研究中心，我們擁有專業(yè)知識來開發(fā)基于晶圓的方案，將這些技術從實驗室擴展到量產，為微電子工業(yè)實現(xiàn)一種可制造的解決方案。”

Ameloot繼續(xù)表示：“我們已經展示了金屬有機材料具有正確的特性�，F(xiàn)在，我們就必須進行精加工。目前，晶體表面仍然不平整。我們必須使之變光滑，從而將這種材料集成到芯片中�！�

這項技術一旦得以完善，就可用于制造尺寸小、性能強、功耗低的芯片。Ameloot表示：“各種各樣的人工智能應用需要許多的處理能力，例如無人駕駛汽車與智慧城市。技術公司一直在尋找既快速又節(jié)能的新解決方案。我們的研究將對新一代芯片作出寶貴的貢獻。

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/漫道）

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