朗讯科技贝尔实验室发明硅中单个杂质原子成像技术
新技术对晶体管极限尺寸的了解和光电元件的故障诊断至关重要
2002/05/31
。。朗讯科技公司下属研发机构贝尔实验室的科学家们最近发现一种可以深入半导体内部窥视并为单个杂质原子成像的方法，从而使人类首次获得了晶体内部杂质单原子在不受干扰状态下的图像。该壮举通过特殊电子显微镜实现，其难度相当于从地球查看月球上的一个脚印。这一突破将使科学家更准确地了解杂质对半导体性能的影响，后者对缩小下一代高速电子设备的尺寸至关重要。
。。有关该项突破性技术的文章发表在《自然》杂志上。在文章评论中，威斯康星大学（Madison）工程院长、Sematech前任总裁Paul Peercy教授写到，贝尔实验室的研究成果"对从原子水平上了解硅中杂质的分布至关重要；同时对增进我们对范围广泛的复杂材料的了解也非常关键
。。众所周知，在硅等半导体材料中引进杂质或"掺杂物"，目的是提供可以控制半导体电性能的电子载体。摩尔定律断言，每隔18个月晶体管等电子元件的处理能力就将提高一倍，而尺寸将缩小一半。随着芯片元件按摩尔定律不断变小，业内已经达到了若干杂质原子就可以决定一个特定设备功能的境界。
。。贝尔实验室材料研究部总监Elsa Reichmanis介绍说："理解并成像设备内部化学和物理环境正变得至关重要，因为这些性能将最终决定硅的极限尺寸。这项成果为我们在这一重要技术领域的研究打下了坚实的基础。"
。。贝尔实验室物理学家David Muller率领的研究小组，借助扫描传输电子显微镜，成功实现了结晶硅中单个锑杂质原子的直接成像。此前的技术无法深入晶体内部；掺杂物成像时，仅能看到表面。而晶体管表面和内部原子的行为截然不同。正如Muller所言："动物在动物园的行为与在野生环境下的行为，显然有着质的差异。我们现在可以查看天然环境下固体内部隐含的东西。"
。。贝尔实验室技术极其灵敏，适用于几乎所有材料，而不仅仅是半导体。该技术已被证明在光电元件的故障检修和特征描述方面非常有用。
。。Muller说："如果将制造芯片使用的8英寸硅片看作与美国一样大，那么单个晶体管就相当于一辆轿车，而原子则相当于一枚图钉。我们现在可以做到的就是寻找出美国某地若干辆轿车中的若干枚图钉。"
。。研究小组成员还包括贝尔实验室的Paul Voyles、John Grazul和 Paul Citrin以及Agere系统的Hans Gossmann。
。。贝尔实验室物理研究副总裁Federico Capasso表示："这一工作揭开了材料科学技术的新篇章：具备空间及化学解析度的大规模原子级显微术。"
。。此项发明再次证明了贝尔实验室在新兴纳米技术和微设备领域的领先地位。去年底，贝尔实验室科学家们宣布首次制造出具有单分子通道的可独立寻址晶体管，并协助开发出业内首个高容量智能全光交叉连接设备：朗讯LambdaRouter全光交换机。该产品基于创新微电子机械系统技术，采用一系列显微镜为光纤网络中的光信号提供瞬时的导向和选路。
贝尔实验室简介
。。贝尔实验室目前在全球16个国家拥有约16,000名员工，是新通信技术的主要发源地。自1925年成立以来，贝尔实验室共产生了28,000项专利，在包括晶体管、数字网络和信号处理、激光和光纤通信系统、通信卫星、蜂窝电话、呼叫电子交换、按键拨号以及调制解调器等关键通信技术的发明和完善方面起着关键性作用。迄今为止，贝尔实验室科学家共赢得6次诺贝尔物理学奖、9次美国科学奖以及6次美国国家技术奖。欲知更多有关朗讯科技贝尔实验室的信息，请浏览网址：http://www.bell-labs.com。
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