據物理學家組織網3月29日報導，瑞士和義大利科學家在3月30日出版的《科學》雜誌上指出，他們在矽上構造單片半導體結構方面取得了重大突破，成功在矽上集成了50微米厚鍺，新結構幾乎完美無缺，最新研究將讓包括X射線技術在內的多個領域受益。
微電子設備幾乎離不開矽，矽價格低廉、儲藏豐富且堅固耐用。但矽也並非萬能，有些材料的性能也比矽強，因此科學家正想方設法讓矽同鍺等其他半導體材料「聯姻」，以獲得這兩種材料的最好性能，打開新的應用領域。
然而，讓矽和其他半導體「聯姻」並非易事。過去，科學家們需要利用昂貴且耗時的焊接技術，但由於晶體網格內有瑕疵，迄今為止，將厚的單片鍺層集成在矽上的嘗試屢屢失敗。另外，在熱應力下，矽晶圓會變形，鍺層也會開裂，使得到的電子元件無法使用。
現在，由瑞士聯邦理工學院、瑞士電子學與微電子科技中心（CESM）、義大利米蘭理工大學以及米蘭—比可卡大學的科學家們攜手找到了解決辦法。在研究中，他們並沒有使用連續一層鍺，而是用矽和嫁接在其上的單體結構的鍺製成的「簇毛」製造出了一塊小型「簇毛地毯」。「簇毛」之間的距離僅為幾十納米。為了製造出這些「簇毛」，他們將邊長為2微米、高為8微米的細小圓柱蝕刻成廉價的矽基座，並在極端環境下讓鍺晶體在矽柱上生長。
這一過程可製造出任何厚度的沒有瑕疵的矽—鍺層。他們在實驗室製造出的最厚的鍺結構為50微米，是以前的10倍。瑞士聯邦理工學院的編外講師漢斯·馮-卡納爾說：「這樣厚度的連續一層鍺只會從矽上剝落下來。」他認為，新方法能製造出100微米厚的鍺層，而且不需要特殊技術就可以將這些材料焊接在一起。
該研究團隊的初衷是製造出一款單體種植在讀出電子設備上的X射線探測器。該探測器需要數百萬個能同時起作用的像素以確保獲得很高的空間解析度，因此需要至少50微米厚的鍺層才能確保足夠的靈敏度。但使用以前方法製造出的大面積探測器都很昂貴。馮-卡納爾強調：「最新研究使科學家們能製造出最高解析度的X射線探測器，而且成本也不貴。」
高解析度和靈敏度能保證手術中用到的X射線的劑量最少，確保醫療手術能在直接成像控制下操作，而使用目前的X射線方法無法做到這一點。不過，研究人員也表示，基於新技術製造出來的X射線設備還需要幾年才能問世。
另外，最新技術還可用於在機場進行行李掃描的X射線設備上，用於測試包裹起來的電子元件，用於製造每一層電池能吸收不同波長太陽光的高效疊層太陽能電池（已被用於航空航天領域）。另外，科學家們也希望最新技術能被用於砷化鎵或者碳化矽等材料上。（來源：科技日報 劉霞）
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