原子级半导体！下一代的自旋量子电子技术

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尽管电子器件越来越小，越来越快，但目前的晶体管只能缩小到一定程度，难以突破极限。

据报道，史蒂文斯理工学院的研究人员开发了一种新型的原子薄磁体半导体，这通过利用电子的电荷及其自旋的力量，将能够开发出以完全不同的方式工作的新型晶体管。

研究人员说，这可能提供了一种制造更小、更快的器件的方法，他们在2020年4月的《自然通讯》杂志上发表了这一发现。

自旋电子学是研究固态器件中电子的本征自旋及其相关的磁矩和电荷的学科。

由于摩尔定律，预计在不久的将来，标准电子器件将达到其“极限”。而自旋电子学提出了一种全新的电子 *** 作方式，并为标准电子器件的持续小型化提供了一种新的替代方案。

据悉，除了可以做到更小的器件，该团队的原子薄磁铁据说能够实现更快的处理速度、更高的存储容量和更少的能量消耗。

领导了这一项目的史蒂文斯机械工程EH Yang教授表示， “二维铁磁半导体材料中铁磁性和半导体特性共存，因为我们的材料可以在室温下工作，它使我们能够容易的半导体技术集成在一起。”

“在此材料中的磁场强度为0.5mT的而这样弱的磁场强度不能让我们拿起一个回形针，它是足够大的，以改变电子的自旋，其可用于量子比特应用，”加入史蒂文斯物理学教授斯特凡·斯特劳夫（Stefan Strauf）。

“这种材料的磁场强度是0.5 mT，虽然如此弱的磁场强度不能让我们吸起回形针，但它已足够强，足以改变电子的自旋，可以用于量子比特应用，” Stefan Strauf补充说。

研究人员认为，他们的发现可以为推进自旋电子学领域提供一个“关键平台”。

薄膜集成电路是将整个电路的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件以及它们之间的互连引线，全部用厚度在1微米以下的金属、半导体、金属氧化物、多种金属混合相、合金或绝缘介质薄膜，并通过真空蒸发、溅射和电镀等工艺制成的集成电路。薄膜集成电路中的有源器件，即晶体管，有两种材料结构形式：一种是薄膜场效应硫化镉或硒化镉晶体管，另一种是薄膜热电子放大器。更多的实用化的薄膜集成电路采用混合工艺，即用薄膜技术在玻璃、微晶玻璃、镀釉和抛光氧化铝陶瓷基片上制备无源元件和电路元件间的连线，再将集成电路、晶体管、二极管等有源器件的芯片和不使用薄膜工艺制作的功率电阻、大容量的电容器、电感等元件用热压焊接、超声焊接、梁式引线或凸点倒装焊接等方式，就可以组装成一块完整的集成电路

厚膜集成电路是在陶瓷片或玻璃等绝缘物体上，外加晶体二极管、晶体管、电阻器或半导体集成电路等元器件构成的集成电路，一般用在电视机的开关电源电路中或音响系统的功率放大电路中。部分彩色电视机的伴音电路和末级视放电路也使用厚膜集成电路。

1．电源厚膜集成电路 开关电源电路使用的厚膜集成电路主要用于脉冲宽度控制、稳压控制及开关振荡等。

自激式开关电源电路常用的厚膜集成电路有STR-S6308、STR-S6309、STR-S5941、STR59041等型号。它激式开关电源电路中常用的厚膜集成电路有STR-S6708、STR-S6709等型号。图9-2是STR-S6309和STR-S6709的内电路框图。

2．音频功放厚膜集成电路 音频功放集成电路的主要作用是对输入的音频信号进行功率放大，推动扬声器发声。

常用的音频功放厚膜集成电路有STK4803、STK4042、STK4171、STK4191、STK4152、STK4843、STK3048A、STK6153等型号。图9-3是STK4191的内电路框图。

市场上流行的“傻瓜”型厚膜集成电路也称功率模块，是将半导体功放集成电路及其外外围的电阻器、电容器、电感器等元器件封装在一起构成的，常用的有皇后AMP1200、傻瓜175及超级傻瓜D-100、D-150、D-200等型号。这种厚膜集成电路只要接通音源、电源和扬声器即可工作，不用外加其它元器件。

厚膜电路指的是电路的制造工艺,是指在陶瓷基片上采用部分半导体工艺集成分立元件、裸芯片、金属 连线等，一般其电阻是印刷在基片上，通过激光调节其阻值的一种电路封装形式,阻值精度可达0.5%.一般用于微波和航天领域。

1）基板材料：96%氧化铝或氧化铍陶瓷

2）导体材料：银、钯、铂等合金，最新也有铜

3）电阻浆料：一般为钌酸盐系列

4）典型工艺：CAD--制版--印刷--烘干--烧结--电阻修正--引脚安装--测试

5）名字来由：电阻和导体膜厚一般超过10微米，相对溅射等工艺所成电路的膜厚了一些，故称厚膜。当然，现在的工艺印刷电阻的膜厚也有小于10微米的了。

二、"厚膜工艺就是把专用的集成电路芯片与相关的电容、电阻元件都集成在一个基板上，在其外部采用统一的封装形式，做成一个模块化的单元。这样做的好处是提高了这部分电路的绝缘性能、阻值精度，减少了外部温度、湿度对其的影响，所以厚膜电路比独立焊接的电路有更强的外部环境适应性能"

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