国产半导体，迎重大突破

从智能手机到超级计算机，从医疗设备到航天器，半导体技术无处不在，其重要性不言而喻。

随着现代信息科技的飞速发展，芯片的集成度不断提升，硅基芯片的集成器件密度已超过2亿个晶体管每平方毫米。

不过，与硅基芯片相比，有机芯片的集成度却远远落后。

好消息的是，近日复旦大学在有机芯片领域取得了重大突破。

有机半导体材料，虽然具有本征柔性和良好生物相容性等优势，在可穿戴电子设备、生物电子器件等新兴领域具有重要应用前景，但其制造工艺复杂，集成度提升受限。

好在，复旦大学高分子科学系、聚合物分子工程国家重点实验室魏大程团队设计了一种新型半导体性光刻胶，这种光刻胶不仅在材料组成上具有创新性，更在实际应用中展现出卓越的性能。

2024年7月4日，该团队的研究成果以《基于光伏纳米单元的高性能大规模集成有机光电晶体管》为题，发表于国际顶级期刊《自然·纳米技术》。

这种新型光刻胶由光引发剂、交联单体、导电高分子组成，通过光交联形成纳米尺度的互穿网络结构。这种结构不仅具有优良的半导体性能，还具备良好的光刻加工性能和工艺稳定性。

更重要的是，这种光刻胶在光刻过程中形成的图案本身就是一种半导体，从而简化了芯片制造工艺。

这种创新不仅提升了制造效率，还降低了生产成本，为高集成度有机芯片的制造提供了新的解决方案。

该团队利用这种新型光刻胶，在全画幅尺寸芯片上集成了2700万个有机晶体管，并实现了这些晶体管的互连。

这种高集成度的实现，标志着有机芯片制造技术达到了，特大规模集成度（ULSI）水平。

这一突破不仅在学术界引起了广泛关注，也为有机半导体材料的商业化应用铺平了道路。

复旦大学的这一研究成果，无疑为半导体技术的发展注入了新的活力，也展示了国产半导体技术的强劲实力。

复旦大学魏大程团队研发的新型半导体性光刻胶，其技术细节在半导体制造领域具有划时代的意义。

这种光刻胶的创新之处，在于其独特的组成和加工方式。光刻胶由光引发剂、交联单体和导电高分子组成，这些成分共同作用，在光交联过程中形成纳米尺度的互穿网络结构。

这种结构不仅提供了良好的半导体性能，还确保了光刻加工的高分辨率和高稳定性。

在实际应用中，这种光刻胶能够实现亚微米量级特征尺寸图案的可靠制造。这意味着可以在更小的尺度上精确地制造出复杂的电子器件，从而大幅提升芯片的集成度。

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更为关键的是，这种光刻胶在光刻过程中形成的图案本身就是一种半导体，这大大简化了后续的制造工艺。

这种简化不仅提高了生产效率，还降低了制造成本，使得高集成度的有机芯片制造变得更加可行。

此外，这种光刻胶还具有多功能性。通过添加不同的感应受体，可以实现不同的传感功能。

例如，为了实现高灵敏光电探测功能，团队在光刻胶材料中负载了具有光伏效应的核壳结构纳米粒子。在光照下，这些纳米光伏粒子能够产生光生载流子，电子被内核捕获，产生原位光栅调控，从而大幅提升了器件的响应度。

这种多功能性使得新型光刻胶，在多种应用场景中都具有广泛的应用潜力。

据了解，魏大程团队还积极寻求与产业界的合作，希望能够推动科研成果的应用转化。

这种材料的应用不仅局限于制造高集成度柔性芯片，还有可能实现有机芯片与硅基芯片的功能集成，进一步拓展硅基芯片的应用范围。

复旦大学的这一突破，无疑为国产半导体技术的国际竞争力，增添了重要砝码。

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