摘要：科学家们已开发出了一种相对简单、强大且灵活的工艺，用于生长由复合半导体材料组成的晶体，使其可集成到硅晶片上——朝未来计算机芯片迈出了重要的一步，其中集成电路的尺寸持续缩小，成本也持续降低，但性能进一步提升。

模板辅助选择性外延生长的单晶结构的扫描电子显微镜照片。为了便于观察，硅以绿色着色，而半导体被着成红色。（图片来源：H. Schmid/IBM)

瑞士苏黎世的IBM研究团队获得纽约Yorktown Heights的支持，开发出了一种相对简单、强大且灵活的工艺，用于生长由复合半导体材料组成的晶体，使其可集成到硅晶片上——朝未来计算机芯片迈出了重要的一步，其中集成电路的尺寸持续缩小，成本也持续降低，但性能进一步提升。

相关结果以封面形式发表于本周AIP出版的《应用物理快报》（Applied Physics Letters），该研究延续了摩尔定律（Moore's Law）。摩尔定律由Gordon Moore提出，指集成电路上可容纳的晶体管数量每两年翻一倍。近年来，一些业内人士猜测，除非有新技术的出现，摩尔定律将最终失效。

“整个半导体行业想要保持摩尔定律，随着持续缩小晶体管的尺寸的同时需要具有更好的性能，基于硅的晶体管性能不再提升了。”该研究论文第一作者、瑞士苏黎世研究实验室（Zurich Research Laboratory）IBM Research GmbH研究员Heinz Schmid如是说。

对于消费者来说，延伸摩尔定律意味着新计算机设备的速度和带宽继续提升、而能耗和成本持续降低。新技术也可能影响硅的光子学，有效光子元件与电子元件无缝集成，进一步提升功能。

该研究如何实现（How the Work was Done）

IBM研究团队制备了单晶的纳米结构，如纳米线，由所谓的III-V材料构成的纳米结构中包含有收缩结和交叉结，以及3-D堆叠纳米线。由铟（indium）、镓（gallium）和砷（arsenide）合金组成的III-V半导体被认为是计算机芯片未来可能的材料，但其必须能成功的集成到硅上。截至目前，集成的努力仍然不是很成功。

这种新型晶体通过一种利用金属有机物化学气相沉积的所谓模板辅助选择性外延（template-assisted selective epitaxy，TASE）方法生长而成，基本上有一个很小的区域开始，继而演变成一个更大的无缺陷的晶体。该方法可以光刻氧化物模板并外延进行填充，最终形成纳米线、交叉结、含有收缩和3-D堆叠纳米线的纳米结构。

“该研究与其他方法的区别在于化合物半导体不含有害缺陷，且该过程与现有的芯片制造技术完全兼容。”Schmid说，“重要的是，该方法经济可行。”

他补充说，就像目前硅存在的问题一样，需要进一步的发展使III-V器件以相同的控制提升性能。但该新方法是将堆叠材料集成到硅片上的关键，Schmid说。

新材料在线编译整理——翻译：菠菜    校正：摩天轮