MIT研究人員發現一種用于大規模生產昂貴電路的新型「復制/貼上」方法，在制造上覆石墨稀的「供體」晶圓后，采用「沉積－剝離」的方式，降低電路與下層晶圓的成本。

美國麻省理工學院(MIT)的研究人員最近發明了一種用于大規模生產昂貴電路的新型「復制/貼上」(copy/paste)方法。 這項技術是在制造上覆石墨稀的「供體」(donor)晶圓后，采用「沉積－剝離」(復制/貼上)的方式，從而降低電路與下層晶圓的成本。

該技術能有助于制造商以較簡單且低成本的方式，結合硅(Si)以及諸如用于晶體管管信道的砷化鎵(GaAs)等昂貴材料。

麻省理工學院教授Jeehwan Kim表示，「我們利用了石墨烯的強度及其潤滑的特質，而非其電氣性能，因而可制造昂貴材料的極薄電路，從而大幅降低使用特殊材料的總成本。 」

例如，目前，英特爾(Intel)、IBM等許多制造商正致力于硅晶圓上生長GaAs晶體管信道，但由于硅與GaAs之間的晶格無法匹配，終究無法達到高質量的結果。 然而，據Kim表示，采用遠程外延的方式，能夠分別從石墨烯頂部供體晶圓剝離的GaAs薄層上制造這些GaAs信道，并接合于硅晶圓上，而不至于造成任何晶格不匹配的問題。

研究人員利用僅沉積單原子層厚的石墨烯單層方式，形成了供體晶圓。 由于石墨烯接合至供體晶圓頂部且「可滑動」，因而可在此堆棧頂部制造昂貴的材料薄層，而又不至于黏在該供體晶圓上。 Kim的研究團隊再從供體晶圓上簡單地剝離昂貴的頂部半導體層，然后移植到低廉的基板(例如硅基板)上。 這種低成本的基板甚至可用芯片中的源極與汲極制圖，然后進行蝕刻而將GaAs信道添加到其他的CMOS電路。 由于不存在晶格不匹配的問題，所取得具有GaAs信道的硅晶晶體管將超越今所用的任何硅信道晶體管。

研究人員在石墨烯上生長發光二極管(LED)，剝離后再放置于另一基板上 （來源：MIT）

由于石墨烯比鋼強600倍，而且能與下方供體晶圓緊密地接合，使得這一過程得以不斷地重復，如同用于大規模生產橡膠車輪的鋼模具，有助于石墨烯大量生產結合特殊材料的CMOS晶圓。 這些特殊材料本身還可用于LED、太陽能電池、高功率晶體管或其他組件。 研究團隊宣稱，單供體晶圓采用這種「復制-貼上」的方式目前還沒有次數的限制。

該研究團隊已經實驗證實了采用特殊材料降低成本的可行性，包括GaAs、磷化銦(InP)和磷化鎵(GaP)等特殊材料，他們還將特殊材料的主動層移植到低成本的軟性基板上，成功地制造出LED。

從硅晶圓上剝離鎳薄膜，展現使用2D材料轉換晶圓制程的概念 （來源：Jose-Luis Olivares / MIT）

接下來，研究人員計劃嘗試用于服裝和其他穿戴式材料上的技術，并試圖堆棧多層以創造更復雜的組件。