公众号记得加星标⭐️，第一时间看推送不会错过。 遵循摩尔定律，集成电路中晶体管尺寸的持续缩小——微芯片上的晶体管数量大约每两年翻一番—— 是一项非凡的工程壮举，突破了基础物理学的极限。晶体管是关键元件，它通过开关电流来调节端子 （导电连接点）之间的电流。当晶体管尺寸减小时，开关速度加快，从而使集成电路能够更快地处理 信息。 然而，随着晶体管尺寸缩小到纳米级，互连线——连接晶体管和微芯片上其他电路元件的金属导线 ——成为处理速度的主要瓶颈。因此，提升下一代电子设备集成电路的性能不能仅仅依靠缩小晶体管 尺寸来实现，还需要开发新型互连材料。 互连线用于将信号从一个电路元件传输到另一个电路元件。信号在导线中传输所需的时间称为电阻- 电容 (RC) 时间延迟，它取决于互连材料的固有电阻和周围介质元件（一种可被电场极化的电绝缘 体）的电容。因此，铜作为导电性最好的金属之一，一直是互连线的标准材料。然而，仿真结果表 明，目前使用的最小互连线（宽度约为 15 nm）的 RC 时间延迟可能高达晶体管开关速度的 20 倍。 互连线的RC时间延迟为何如此之大？铜的电阻会随着尺寸的减小而增大。金属内部电子的运动是造 成这种尺寸效应影 ...

纳米级导电材料研究突破 - 铜在纳米级电子应用中电阻增大导致能量损失增加，与微型电子产品低能耗需求相矛盾 [1][2] - 斯坦福大学团队开发出厚度仅1.5纳米的磷化铌(NbP)薄膜，其导电性随厚度减小而增强，与铜特性相反 [1][2][3] - 1.5纳米NbP薄膜室温电阻率仅34微欧姆厘米，是较厚薄膜的1/6，比同厚度铜(100微欧姆厘米)低66% [2][3] 材料制备工艺 - 采用蓝宝石基板+铌种子层(1.4-4纳米)+NbP多晶膜(1.5-80纳米)的三层结构，溅射工艺实现低温(400℃)沉积 [3][6] - 无定形NbP基质内含纳米晶体结构，晶体形成不受底层铌种子层厚度影响 [3] - 表面导电性占主导的"拓扑半金属"特性是低电阻主因，薄膜越薄表面传导占比越高 [4] 应用前景与挑战 - 可显著降低晶体管连接处电阻率，减少热能损耗，提升集成电路能效 [6] - 400℃工艺温度与现有半导体制造兼容，优于需高温合成的单晶材料方案 [6] - 商业化需解决薄膜层公差控制问题，如种子层厚度对NbP薄膜质量的影响 [6] - 可能存在更多类似NbP的拓扑半金属材料待发现，需通过计算模拟加速筛选 [6]