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美國麻省理工學院科學家開發出一種可擴展的製造技術，能將精細的分子材料無損地嵌入芯片上的電子器件內。他們利用厚度不到一納米的分子層，製造出上千個器件，充分展示了這項新技術的穩定性與可擴展性。這一方法拓展了標準半導體工藝整合分子的能力，有望製造出結構全新、功能獨特的器件。相關論文發表於新一期《自然·納米技術》雜誌。
分子是構築下一代器件的最小單元之一，其結構和化學組成可被精準設計。這意味着，在廣闊的設計空間中，它們的性能可以自如調控。一旦被集成進器件架構，這些分子便能成就更小、更快、適應性更強的下一代電子與計算平台，以及更高性能的光子器件和新興量子技術。
但要構建這樣一個功能系統，分子這一構建單元需與其他器件層集成，其中關鍵一步是讓分子與金屬表面連接。然而，傳統芯片製造所需的嚴苛化學環境和工藝流程，往往會損傷這些脆弱的分子材料，降低器件的可靠性與性能。
為攻克這一難題，團隊開發出一種解耦的兩步法。他們先以傳統工藝預製出器件骨架，再引入分子，並藉助納米尺度的表面力，對器件進行機械重塑，讓分子在不被損傷的情況下自組裝為最終器件。
在演示中，團隊先製作了一個支架，兩個金屬電極之間留有精確設定的微小間隙。隨後，他們在電極表面沉積分子層。最後，藉助納米級的力，將頂部電極輕柔地拉向分子，以無損的方式形成最終器件。這一過程創造了與分子自對準且毫無損傷的電接觸。
藉助這項技術，團隊製造出一千多個分子層厚度不足一納米的器件。即便在如此微小的尺度下，所制芯片的工作器件良率平均高達96%。這些堅固的器件還經受住了數萬次電循環的考驗，未出現任何退化跡象。這項多功能技術允許分子器件在電路和系統層面進行集成，推動了該領域從對孤立器件的研究邁入更廣闊的系統時代。
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