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日本成功研發 1nm 半導體納米管
開闢次世代半導體晶片製造新路徑
全球半導體技術迎來重大突破。日本東京大學宣佈成功研發出全球直徑最細的 1nm 半導體納米管，突破了過往納米管製造的物理限制，為未來電子元件的微型化與次世代晶片製造開闢了全新路徑。研究成果日前已刊登在國際學術期刊《Science》。
據《Interesting Engineering》報導，傳統的納米管製程通常只能將直徑縮減至 10nm，主要原因在於舊有納米管多為多層同心管，原子結構亦較為不規則。然而，日本東京大學藉著在管狀空間內進行精準調控，成功合成出直徑僅 1 納米、且具備高度規整原子結構的單層二硫化鉬（MoS₂）納米管，成功突破了過往納米管製造的物理限制。
據東京大學高級材料科學系中西勇介指出，能夠實現這項創舉的關鍵，在於採用了「同軸結構」（coaxial structure）的創新技術。科學家首先利用氮化硼（BN）製成具有保護作用的絕緣外管，接著在受限的納米級微小空間內加熱前驅物。在管內空間的強力束縛與引導下，原本極難穩定形成的超薄二硫化鉬（MoS₂）成功於內部生長，形成「內層半導體、外層絕緣體」的同軸嵌套納米管。
在納米尺度下，結構上的細微差異都會對材料特性的表現產生劇烈影響。過往備受矚目的碳納米管（CNT）由於結構難以精確控制，時而表現出金屬導電性，時而表現出半導體特性，變異性過大。相較之下，本次研發的二硫化鉬納米管展現出極高的均勻性，其最大優勢在於達到了「原子級的結構控制」，這對於確保電晶體效能的穩定性與可重複性至關重要。
此項半導體納米材料的重大進展，預計將在次世代電子學中扮演核心角色。這種高規整性的同軸納米管結構，極具潛力應用於當前最先進的電晶體架構——全環繞閘極電晶體（Gate-All-Around, GAA），成為最佳的半導體通道材料。
中西勇介表示，二硫化鉬納米管未來可應用於超微型半導體元件中。透過精準的原子級設計，這項製程技術已成功為晶片產業的持續微型化奠定了關鍵的技術基石。
