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挑战摩尔定律—成功大学微奈米科技研究中心特别报导
2020-07-11

位于台南成功大学的微奈米科技研究中心成立于1997年,前身为国科会南区微机电系统研究发展中心,后续于2002年更名「微奈米科技研究中心」,并作为台湾奈米科技研究重镇。
 
在科技部补助的八大微奈米中心评比中,成功大学微奈米科技研究中心目前为规模最大,且服务与研究绩效傲视全国,同时也是全台首个「石墨烯暨二维材料元件中心」,每年服务约15000人次师生、超过50间厂商与100件以上的产业检测报,藉由学研交流,加强校内外机构组织合作,提升成大微奈米中心的知名度。目前中心具有四大核心技术团队:奈米微影製程技术、奈米表面与磊晶技术、奈米材料分析技术及生医暨非破坏分析技术。该中心除了培育人才及累积许多研究成果外,近年来积极引进高阶设备,配合过往所累积的研发量,协助半导体及光电厂商开发量产技术。同时在今(2019)年吸引日本等大厂进驻,开发及提供台湾半导体厂商原物料。另外,在科技部价创计画的主导下,以微奈米中心的研发技术成立成大技术延伸公司。

 3D结构崭露头角在半导体的研发过程中,摩尔定律影响甚鉅。所谓的摩尔定律,指的是积体电路上可容纳的电晶体数目,每隔约2年会成长1倍;而预计每18个月,晶片的效能将会提高1倍。随着近年来半导体的技术发展,电晶体越来越小,该定律受到严峻的挑战。 
挑战摩尔定律—成功大学微奈米科技研究中心特别报导

 为了突破积体电路微缩化的3奈米製程极限,微奈米中心试图改变电晶体设计,由过往的2D平面转为3D结构设计。该中心研究人员表示,为了使缩小的积体电路具有优异的物理特性,且能为缩至原子尺度的电晶体材料,3D的结构设计将能满足上述需求。现阶段,微奈米中心研发以二阶段合成技术,成长高品质且大面积的层状二维材料二硫化钼(MoS2)及二硫化钨(WS2),并与光学微影、电子束微影、乾溼蚀刻製成及原子层沉积系统整合,发展出奈米尺度的製程平台。微奈米中心相关技术微奈米中心的奈米材料分析技术团队,可提供电子显微检测分析。另外,也可透过全新双数型聚焦离子束设备,进行离子束影像分析及建立3D图像建构分析。而新开发的液态电子显微镜检测技术,可直接在电子显微镜中进行液态、胶态、湿式与含水式等样品检测,近期更成立液镜科技新创公司,进行液态电子显微检测技术开发及应用。
 
微奈米中心由林光仪博士领导团队,基于考量开发台湾自有技术,自製的超宽坡长「多光子显微镜」,除了在生医领域的应用外,更有办法研究新兴的二维半导体材料。目前团队与中山大学陈昶孝助理教授合作的研发工作受台积电重视,并在中研院李连忠博士于今年发布于Nature的文章中引用。

 
方兴未艾的二维材料
2D半导体目前公认为延续与拓展摩尔定律的最佳候选材料之一,欧盟执行委员会甚至已投入10亿欧元进行石墨烯研发计画(GrapheneFlagship),2D半导体材料粹来的应用潜力无穷,半导体产业或许也将进入全新的纪元。
 


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