半導體製程從五奈米邁向三奈米，材料陷物理瓶頸，亟待技術升級。國家同步輻射研究中心研究員魏德新與台師大和德國團隊合作，花兩年分析「鈷／二硫化鉬異質結構」特徵，發現此結構在非晶相磁性材料中，也能誘發出常見於晶相結構的「自發磁異向性」，這項成果本月登上國際期刊「奈米視界」。
半導體材料面臨物理瓶頸，國輻中心表示，除了二維材料本身的物理特性可被單獨應用，若再與其他材料結合成「異質結構」，能讓二維材料發展性變得更廣，進而在原子尺度世界中創造無限可能。
國輻中心表示，這項研究將厚度約一奈米的材料鈷（Co）薄膜堆疊在單層二硫化鉬上，形成鈷／二硫化鉬異質結構，接著用同步輻射分析。研究發現，二硫化鉬能在室溫時，將非晶相的鈷薄膜，誘導出類似磁晶異向性般的「自發磁異向性」，這項發現替磁異向性的起源與操控，增添一個全新的可能，也為「自旋電子學」的發展搭建新契機。
國輻中心指出，如何透過新材料發現磁異向性，並加以控制其方向，是目前發展磁儲存與磁感應技術的重要關鍵，舉凡磁阻隨機存取記憶體（MRAM）、手機的電子羅盤、陀螺儀，甚至是量子電腦的計算單元，都會用到電子自旋的特性。自旋電子元件也具備高能源效率和低功耗特性，被視為下一世代的主流元件。
魏德新說，他與研究團隊將繼續探討產生此現象的關鍵機制，進一步研究操控自旋電子磁區方向的新方法，有機會替半導體業和光電產業帶來突破性發展。
July 18, 2020 at 05:59AM
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半導體材料陷物理瓶頸 國輻中心發現新材料登國際期刊 - UDN 聯合新聞網
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