面向未来信息器件的原子制造技术

杨海涛*

真空科学与技术学报，2023，第43卷，第5期,367-389页。

DOI:10. 13922 / j. cnki. cjvst.202304007

引用格式：Haitao Yang*, Atomic Manufacturing Technology for the Future Information Devices, Chin. J. Vac. Sci. Tech, 43, 5, 367-389(2023)

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文章简介

制造技术的不断迭代发展带来了材料、工具和器件性能的飞跃，也推动着人类技术的进步。微纳制造技术极大地促进了信息技术的发展。未来信息器件朝着更小尺寸、更低功耗、更高性能的方向发展，其制造技术必将进入到原子尺度，原子及近原子尺度的制造已经成为当前科学、技术和产业界共同关注的前沿研究热点。原子尺度制造精度的提升将不再是常规制造技术的线性微缩，而是从经典行为到量子行为的跨越，势必孕育出颠覆性的新材料、新器件和新原理。本文综述了有望发展为规模化原子制造技术的一些制备方法，如分子束外延技术、扫描探针操纵技术、化学气相制备技术、原子级刻蚀技术等，介绍了部分原子制造技术在新型低维材料制备、人工量子结构的构筑、原子级精准构筑量子信息器件等方面的最近研究进展，同时分析了发展面向未来信息器件的原子制造技术所面临的难题，展望了原子制造技术的应用前景和发展趋势。我们期待面向未来信息器件的原子制造技术能够得到进一步的重视和飞跃性的发展，能够开发出高效率、高精度、规模化的原子制造技术，为人类快速进入智能时代提供强有力的支持。

通讯作者简介

杨海涛，中国科学院物理研究所研究员，博士生导师，纳米物理与器件实验室N12课题组组长，国家重点研发计划“纳米前沿”重点专项首席科学家。杨海涛研究员长期从事新型低维纳米材料的制备和物性研究，在高质量低维材料制备、关联电子态和自旋态等领域开展了深入研究，近期重点开展了笼目结构材料体系的超导和关联电子态的研究，取得了一系列具有重要国际影响的原创性成果。在Nature及Nat. Mater.等高水平期刊发表SCI文章100余篇，h因子31。现任中国物理学会应用物理前沿推介委员会副主任。

团队简介

研究团队依托中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心，长期致力于新型低维纳米材料的制备、物性和功能器件研究。主要利用化学气相和分子束外延的方法制备高质量的超导、拓扑半金属等低维纳米材料，重点研究非常规超导机制、量子自旋液体、量子反常霍尔效应、配对密度波、轨道序等低维关联电子物性，探索构筑超导自旋电子学、超导隧穿异质结、铁电隧穿异质结等原理性器件。近五年取得的研究成果包括：在高质量笼目结构超导体中首次发现配对密度波，同时发现其电荷密度波新的电荷调制机制、层间有序化电子态对费米面的影响、时间反演对称性破缺的起源等；在Ti掺杂的笼目超导体中观察到其电荷密度波和非常规超导电性的演化规律；在笼目结构磁性外尔半金属中首次提出“自旋轨道极化子”概念；利用分子束外延方法构筑出高质量大面积单层石墨烯单晶与Ru基底间的SiO2绝缘插层、转角硅烯-石墨烯异质结、新型二维原子晶体材料Si9C15，实现了双层石墨烯中可打开较大能隙的硅烯插层；基于原子级锐利界面构筑出超快浮栅非易失存储器（20 ns）。

 

 

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