低温三维键合;超薄钛酸钡电容器;ML用于RHEED分析。
大阪大学的科学家们开发了一种新的方法直接三维键合使用银层的铜电极。该方法在低温下工作，不需要外部压力。
大阪大学柔性3D系统集成实验室(F3D实验室)的张铮说:“我们的工艺可以在温和的条件下进行，在相对较低的温度下，没有额外的压力，但这些键能够承受从-55到125°C的1000多次热冲击循环。”
“在这种新方法中，银首先溅射到两个铜表面上，在室温下结合。然后，加热对银层进行退火，这导致表面在称为应力迁移的过程中发生微小变化，”研究人员解释说。“退火过程中应力的释放导致表面粗糙，这确保了两个银层之间有足够的有效面积。结果表明，即使在较低的退火温度下，也可以在不施加压力的情况下完成键合。用这种方法，小到20微米的永久连接可以在10分钟内实现。这个过程也只需要中等温度(180°C)，并且可以在大气条件下工作。”
该团队能够通过扫描电子显微镜和原子力显微镜的图像来确认溅射和退火芯片的表面粗糙度。F3D实验室的菅间Katsuaki Suganuma表示:“这项技术有望为高密度互连和先进3D封装的芯片做出贡献。”
来自劳伦斯伯克利国家实验室、加州大学伯克利分校和英特尔公司的研究人员合成了一种薄膜版钛酸钡(BaTiO3)具有超低压开关功能。
大块BaTiO3晶体对小电场反应迅速，即使电场被移除，带电原子的方向也会以可逆但永久的方式翻转。但是，它要求电压大于1000mv。
“我们知道BaTiO3已经有一个世纪的大部分时间了，我们已经知道如何制作这种材料的薄膜40多年了。但到目前为止，没有人能制作出接近批量生产的结构或性能的电影，”伯克利实验室材料科学部的教员科学家、加州大学伯克利分校材料科学与工程教授莱恩·马丁说。
采用脉冲激光沉积技术制备了厚度小于25nm的低缺陷BaTiO3薄膜。向BaTiO3陶瓷靶上发射紫外线激光，使材料转变为等离子体，然后将靶上的原子传输到表面上以生长薄膜。马丁说:“这是一个多功能的工具，我们可以在电影的发展过程中调整很多旋钮，看看哪些对控制属性最重要。”
通过在两个金属层之间放置一层BaTiO3薄膜，该团队制造出了微型电容器。施加100mv或更小的电压并测量产生的电流表明，薄膜的极化在20亿分之一秒内切换，并且可能更快。
马丁说:“这是我们追求低功耗电子产品的一个很好的早期胜利，它超越了目前硅基电子产品的可能。”
下一步，计划进一步降低材料的厚度，并在第一代设备中测试可行性。
来自东京科学大学和日本国立材料科学研究所的研究人员正在探索使用机器学习来自动分析反射高能电子衍射(流值)数据。
RHEED可用于半导体纳米膜的结构分析，并可在薄膜合成过程中实时捕捉结构变化。然而，RHEED输出模式是复杂和难以解释的，需要一个熟练的实验人员来理解数据。
“我们的努力将有助于自动化通常需要专家手工分析的工作。我们相信我们的研究有可能改变材料研究的方式，让科学家们花更多的时间在创造性的追求上，”东京科学大学客座副教授、国家材料科学研究所高级研究员Naoka Nagamura说。
研究人员专注于在清洁单晶硅的第一原子层上形成的表面上层结构。他们首先使用了不同的层次聚类方法，目的是根据不同的相似性度量将样本划分为不同的聚类。这种方法用于检测有多少不同的表面上层建筑存在。然后，他们试图确定合成每个确定的表面上层结构的最佳工艺条件。
主成分分析等典型的降维方法效果不佳，而另一种聚类降维技术非负矩阵分解可以准确自动地获得每个上层结构的最佳沉积时间。
“我们的方法不仅可以用于分析生长在薄膜硅单晶体表面上的上层结构，还可以用于分析金属晶体表面、蓝宝石、碳化硅、氮化镓和各种其他重要基底上的上层结构。因此，我们希望我们的工作能够加速下一代半导体和高速通信设备的研究和开发。”
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