國產(chǎn)半導(dǎo)體，迎重大突破

從智能手機(jī)到超級(jí)計(jì)算機(jī)，從醫(yī)療設(shè)備到航天器，半導(dǎo)體技術(shù)無處不在，其重要性不言而喻。

隨著現(xiàn)代信息科技的飛速發(fā)展，芯片的集成度不斷提升，硅基芯片的集成器件密度已超過2億個(gè)晶體管每平方毫米。

不過，與硅基芯片相比，有機(jī)芯片的集成度卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后。

好消息的是，近日復(fù)旦大學(xué)在有機(jī)芯片領(lǐng)域取得了重大突破。

有機(jī)半導(dǎo)體材料，雖然具有本征柔性和良好生物相容性等優(yōu)勢(shì)，在可穿戴電子設(shè)備、生物電子器件等新興領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景，但其制造工藝復(fù)雜，集成度提升受限。

好在，復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系、聚合物分子工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室魏大程團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種新型半導(dǎo)體性光刻膠，這種光刻膠不僅在材料組成上具有創(chuàng)新性，更在實(shí)際應(yīng)用中展現(xiàn)出卓越的性能。

2024年7月4日，該團(tuán)隊(duì)的研究成果以《基于光伏納米單元的高性能大規(guī)模集成有機(jī)光電晶體管》為題，發(fā)表于國際頂級(jí)期刊《自然·納米技術(shù)》。

這種新型光刻膠由光引發(fā)劑、交聯(lián)單體、導(dǎo)電高分子組成，通過光交聯(lián)形成納米尺度的互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)不僅具有優(yōu)良的半導(dǎo)體性能，還具備良好的光刻加工性能和工藝穩(wěn)定性。

更重要的是，這種光刻膠在光刻過程中形成的圖案本身就是一種半導(dǎo)體，從而簡化了芯片制造工藝。

這種創(chuàng)新不僅提升了制造效率，還降低了生產(chǎn)成本，為高集成度有機(jī)芯片的制造提供了新的解決方案。

該團(tuán)隊(duì)利用這種新型光刻膠，在全畫幅尺寸芯片上集成了2700萬個(gè)有機(jī)晶體管，并實(shí)現(xiàn)了這些晶體管的互連。

這種高集成度的實(shí)現(xiàn)，標(biāo)志著有機(jī)芯片制造技術(shù)達(dá)到了，特大規(guī)模集成度（ULSI）水平。

這一突破不僅在學(xué)術(shù)界引起了廣泛關(guān)注，也為有機(jī)半導(dǎo)體材料的商業(yè)化應(yīng)用鋪平了道路。

復(fù)旦大學(xué)的這一研究成果，無疑為半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展注入了新的活力，也展示了國產(chǎn)半導(dǎo)體技術(shù)的強(qiáng)勁實(shí)力。

復(fù)旦大學(xué)魏大程團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新型半導(dǎo)體性光刻膠，其技術(shù)細(xì)節(jié)在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域具有劃時(shí)代的意義。

這種光刻膠的創(chuàng)新之處，在于其獨(dú)特的組成和加工方式。光刻膠由光引發(fā)劑、交聯(lián)單體和導(dǎo)電高分子組成，這些成分共同作用，在光交聯(lián)過程中形成納米尺度的互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

這種結(jié)構(gòu)不僅提供了良好的半導(dǎo)體性能，還確保了光刻加工的高分辨率和高穩(wěn)定性。

在實(shí)際應(yīng)用中，這種光刻膠能夠?qū)崿F(xiàn)亞微米量級(jí)特征尺寸圖案的可靠制造。這意味著可以在更小的尺度上精確地制造出復(fù)雜的電子器件，從而大幅提升芯片的集成度。

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更為關(guān)鍵的是，這種光刻膠在光刻過程中形成的圖案本身就是一種半導(dǎo)體，這大大簡化了后續(xù)的制造工藝。

這種簡化不僅提高了生產(chǎn)效率，還降低了制造成本，使得高集成度的有機(jī)芯片制造變得更加可行。

此外，這種光刻膠還具有多功能性。通過添加不同的感應(yīng)受體，可以實(shí)現(xiàn)不同的傳感功能。

例如，為了實(shí)現(xiàn)高靈敏光電探測功能，團(tuán)隊(duì)在光刻膠材料中負(fù)載了具有光伏效應(yīng)的核殼結(jié)構(gòu)納米粒子。在光照下，這些納米光伏粒子能夠產(chǎn)生光生載流子，電子被內(nèi)核捕獲，產(chǎn)生原位光柵調(diào)控，從而大幅提升了器件的響應(yīng)度。

這種多功能性使得新型光刻膠，在多種應(yīng)用場景中都具有廣泛的應(yīng)用潛力。

據(jù)了解，魏大程團(tuán)隊(duì)還積極尋求與產(chǎn)業(yè)界的合作，希望能夠推動(dòng)科研成果的應(yīng)用轉(zhuǎn)化。

這種材料的應(yīng)用不僅局限于制造高集成度柔性芯片，還有可能實(shí)現(xiàn)有機(jī)芯片與硅基芯片的功能集成，進(jìn)一步拓展硅基芯片的應(yīng)用范圍。

復(fù)旦大學(xué)的這一突破，無疑為國產(chǎn)半導(dǎo)體技術(shù)的國際競爭力，增添了重要砝碼。

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