國產(chǎn)半導體，迎重大突破

從智能手機到超級計算機，從醫(yī)療設備到航天器，半導體技術無處不在，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2億個晶體管每平方毫米。

不過，與硅基芯片相比，有機芯片的集成度卻遠遠落后。

好消息的是，近日復旦大學在有機芯片領域取得了重大突破。

有機半導體材料，雖然具有本征柔性和良好生物相容性等優(yōu)勢，在可穿戴電子設備、生物電子器件等新興領域具有重要應用前景，但其制造工藝復雜，集成度提升受限。

好在，復旦大學高分子科學系、聚合物分子工程國家重點實驗室魏大程團隊設計了一種新型半導體性光刻膠，這種光刻膠不僅在材料組成上具有創(chuàng)新性，更在實際應用中展現(xiàn)出卓越的性能。

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

這種新型光刻膠由光引發(fā)劑、交聯(lián)單體、導電高分子組成，通過光交聯(lián)形成納米尺度的互穿網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)不僅具有優(yōu)良的半導體性能，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，為高集成度有機芯片的制造提供了新的解決方案。

該團隊利用這種新型光刻膠，在全畫幅尺寸芯片上集成了2700萬個有機晶體管，并實現(xiàn)了這些晶體管的互連。

這種高集成度的實現(xiàn)，標志著有機芯片制造技術達到了，特大規(guī)模集成度（ULSI）水平。

這一突破不僅在學術界引起了廣泛關注，也為有機半導體材料的商業(yè)化應用鋪平了道路。

復旦大學的這一研究成果，無疑為半導體技術的發(fā)展注入了新的活力，也展示了國產(chǎn)半導體技術的強勁實力。

復旦大學魏大程團隊研發(fā)的新型半導體性光刻膠，其技術細節(jié)在半導體制造領域具有劃時代的意義。

這種光刻膠的創(chuàng)新之處，在于其獨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)絡結(jié)構(gòu)。

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

在實際應用中，這種光刻膠能夠?qū)崿F(xiàn)亞微米量級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受體，可以實現(xiàn)不同的傳感功能。

例如，為了實現(xiàn)高靈敏光電探測功能，團隊在光刻膠材料中負載了具有光伏效應的核殼結(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度。

這種多功能性使得新型光刻膠，在多種應用場景中都具有廣泛的應用潛力。

據(jù)了解，魏大程團隊還積極尋求與產(chǎn)業(yè)界的合作，希望能夠推動科研成果的應用轉(zhuǎn)化。

這種材料的應用不僅局限于制造高集成度柔性芯片，還有可能實現(xiàn)有機芯片與硅基芯片的功能集成，進一步拓展硅基芯片的應用范圍。

復旦大學的這一突破，無疑為國產(chǎn)半導體技術的國際競爭力，增添了重要砝碼。

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