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 二維電子元件的發展可否成為下一世代的希望 ?!

二維電子元件的發展可否成為下一世代的希望 ?!

I. 積體電路發展的過去與現在:

1958 年 9 月 12 日,美國德州儀器公司 (Texas Instruments) 的 Jack Kilby 演示了一種工作積體電路 (Integrated Circuits, ICs) 的新穎概念,該積體電路是屬於一種相移振盪器,是使用由單片鍺 (Ge) 元素所製作而成的電晶體 (transistor)、電阻器和電容器元件所構成,並借助『外部』細小的金線將該元件連接到所使用的電路中 [1]。數個月後,於 Fairchild Semiconductor 工作的 Robert Noyce 提出了一種單片積體電路的『概念』,該積體電路的設計基於一平面化的架構,使用矽 (Si) 元素與鋁導線,並將其共同沉積於具有二氧化矽絕緣層的矽晶圓表面,透過鋁導線的嫁接連接數個不同電路元件 [2]。時隔兩年,這樣的共平面積體電路設計的概念,於 1960 年由 Fairchild Semiconductor 公司的工程師團隊將其具體實現,至此,電子元件的連接由以往的各個導線相連而達成工作目標,發展至同一塊基板材料上實現其積體電路功能。1968 年 7 月份,Robert Noyce 更和其合作夥伴以整合式電子元件 (Integrated Electronics) 為名,創建全球最大的半導體積體電路公司:英特爾 (Intel)。1970 年代,該公司所推出的第一款積體電路單元,將 2300 個電晶體製作於12 mm2 基板上。若將一個電晶體類比為一個人,當時積  體電路中電晶體的密度概念,就如同一座小型音樂廳擠入滿堂的人潮一般 ( 如圖 1 左側圖所示 );六十年後的當代,這樣積體電路的概念,已經能將超過13億 (1.3 billion) 個電晶體微縮製造於十倍大的基板上 (122 mm2),這巨幅演進的過程如同將全中國大陸的人口,擠入十座1970 年代的小型音樂廳一般 ( 如圖 1 中右側所示 )。
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