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铜互联，新的替代者

（原标题：铜互联，新的替代者）

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起首：内容编译自斯坦福，谢谢。

跟着蓄意机芯片变得越来越小、越来越复杂，芯片内传输电信号的超细金属线已成为薄弱要领。措施金属线越细，导电性就越差，最终收尾了纳米级电子产物的尺寸、收尾和性能。

在1 月 3 日发表于《科学》杂志的一篇论文中，斯坦福大学的推敲东说念主员标明，在厚度仅为几个原子的薄膜中，磷化铌的导电性比铜更好。此外，这些薄膜不错在糜费低的温度下制造和千里积，以与当代蓄意机芯片制造兼容。他们的责任可能有助于使夙昔的电子产物更盛大、更节能。

“咱们正在冲破铜等传统材料的根底瓶颈，” Asir Intisar Khan说说念，他领有斯坦福大学的博士学位，现在是客座博士后学者，亦然这篇论文的第一作家。“咱们的磷化铌导体标明，通过超细导线发送更快、更高效的信号是可能的。这不错进步夙昔芯片的动力收尾，当使用很多芯少顷，即使是很小的增益也会蕴蓄起来，举例在现在存储和处理信息的大型数据中心中。”

新式导体

磷化铌被推敲东说念主员称为拓扑半金属，这意味着通盘这个词材料皆不错导电，但其外名义比中间部分导电性更强。跟着磷化铌薄膜变薄，中间区域会松开，但其名义保合手不变，从而使名义对电流的流动孝顺更大，并使通盘这个词材料成为更好的导体。另一方面，铜等传统金属一朝厚度小于约 50 纳米，导电性就会变差。

推敲东说念主员发现，即使在室温下操作，磷化铌在薄膜厚度低于 5 纳米时也能成为比铜更好的导体。在这种尺寸下，铜线很难跟上快速的电信号，况且会因热量而亏蚀更多能量。

“确切高密度的电子设立需要卓绝薄的金属衔接，如果这些金属导电性不好，投资理财它们就会亏蚀大皆的电力和动力，” 工程学院 Pease-Ye 教师、电气工程教师、论文资深作家Eric Pop说说念。“更好的材料不错匡助咱们在细电线上破钞更少的能量，而将更多的能量用于实质蓄意。”

很多推敲东说念主员一直在费事寻找纳米级电子产物的更好导体，但迄今为止，最好候选材料皆具有极其精准的晶体结构，需要在极高的温度下酿成。Khan 卓绝共事制造的磷化铌薄膜长短晶体材料的第一个例子，它们跟着厚度的增多而成为更好的导体。

“东说念主们一直合计，如果咱们思诈欺这些拓扑名义，咱们需要卓绝难以千里积的优质单晶薄膜，”斯坦福大学博士生、论文合著者阿卡什·拉姆达斯 (Akash Ramdas) 默示。“现在咱们有了另一类材料——这些拓扑半金属——它们可能成为一种镌汰电子产物能耗的格局。”

由于磷化铌薄膜不需若是单晶，因此不错在较低温度下制造。推敲东说念主员在 400 摄氏度的温度下千里积了这些薄膜，这一温度糜费低，不错幸免损坏或糟蹋现存的硅蓄意机芯片。

“如果你必须制造竣工的晶体线，这对纳米电子学来说是行欠亨的，” 东说念主文与科学学院的 Stanley G. Wojcicki 教师、应用物理学教师兼论文合著者Yuri Suzuki默示。“但如果你不错将它们制成无定形或稍许无序的，况且它们仍然具有你需要的特色，那么这将为潜在的实质应用大开大门。”

结束夙昔纳米电子手艺

尽管磷化铌薄膜是一个有但愿的泉源，但 Pop 和他的共事并不指望它们会一刹取代通盘蓄意机芯片中的铜——在较厚的薄膜和电线中，铜仍然是更好的导体。但磷化铌不错用于最薄的衔接，它为推敲由其他拓扑半金属制成的导体铺平了说念路。推敲东说念主员照旧在推敲近似的材料，望望它们能否进步磷化铌的性能。

“为了让这类材料在夙昔的电子产物中赢得应用，咱们需要它们成为更好的导体，”斯坦福大学博士生、论文合著者吴向金说。“为此，咱们正在探索替代拓扑半金属。”

Pop 和他的团队还在费事将磷化铌薄膜制成细线，以进行进一步测试。他们思笃定这种材料在实质应用中的可靠性和有用性。

“咱们把一些卓绝酷的物理学移植到了应用电子限制，”波普说。“这种非晶态材料的冲破不错匡助惩处面前和未回电子产物的功率和动力挑战。”

https://news.stanford.edu/stories/2025/01/a-new-ultrathin-conductor-for-nanoelectronics

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