美研究人员在自旋电子器件制造工艺上获新突破

据美国明尼苏达双城大学官网消息，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（一种需要更少能量并具有更多数据存储潜力的替代材料）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，这意味着像Honeywell、Skywater、Globalfoundries、英特尔等公司可以将这种材料整合到其半导体制造工艺和产品中。研究人员还表示，这项工作在世界上首次表明，在半导体行业兼容的基板上生长这种材料可以缩小到小于5纳米，即所谓的CMOS+X策略。

据悉，这一发现为未来十年的自旋电子器件设计和制造开辟了一条新的研究思路。