科技日报记者 张梦然
美国明尼苏达双城大学研究人员和国家标准与技术研究院（NIST）的联合团队开发了一种制造自旋电子器件的突破性工艺，该工艺有可能成为半导体芯片新的行业标准。半导体芯片是计算机、智能手机和许多其他电子产品的核心部件，新工艺将带来更快、更高效的自旋电子设备，并且使这些设备比以往更小。研究论文发表在最近的《先进功能材料》上。
图片来源：《先进功能材料》
自旋电子学对于构建具有新功能的微电子设备来说非常重要。半导体行业不断尝试开发越来越小的芯片，最大限度地提高电子设备的能效、计算速度和数据存储容量。自旋电子设备利用电子的自旋而不是电荷来存储数据，为传统的基于晶体管的芯片提供了一种有前途且更有效的替代方案。这些材料还具有非易失性的潜力，这意味着它们需要更少的能量，并且即使在移除电源后也可存储内存和执行计算。
十多年来，自旋电子材料已成功集成到半导体芯片中，但作为行业标准的自旋电子材料钴铁硼的可扩展性已达到极限。目前，工程师无法在不失去数据存储能力的情况下制造小于20纳米的器件。
明尼苏达大学研究人员通过使用铁钯材料替代钴铁硼，可将材料缩小到5纳米的尺寸，从而克服了这一难题。而且，研究人员首次能够使用支持8英寸晶圆的多室超高真空溅射系统在硅晶圆上生长铁钯。
研究人员表示，这项成果在世界上首次表明，在半导体行业兼容的基板上生长这种材料可缩小到小于5纳米。