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在矽基板上打造三五族COMS電路

NanoScience
・2012/09/06 ・843字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 539 ・八年級

美國研究人員研發出第一個製作在矽晶圓上的三五族互補式金屬氧化物半導體(complementary metal-oxide semiconductor, CMOS)電路。這項研究對於未來三五族化合物半導體電子學應用上是一重大進展。

以金氧半場效電晶體(MOSFET)為基礎的微電子電路日益縮小,然而在未來幾年內,受到矽材料本身的物理性質限制,此類電晶體的尺寸可能即將達到極限值。因此,研究人員正研究以其他通道材料來製作高效能電晶體的可能性,三五族半導體即為可能的選擇之一,不過這些材料必須要能以目前已發展完善的傳統矽基板技術進行處理。

雖然三五族半導體可以直接生長於矽晶圓上,但過程並不簡單,原因是最佳的p型、n型三五族化合物與矽材料三者之間晶格參數(lattice parameter)大不相同,意味著現行技術無法製作出元件所需的高品質單晶材料層。最近,加州大學柏克萊分校的Ali Javey團隊研發出以磊晶層轉移製程將三五族半導體成長於絕緣體上的新方法,克服了這個問題。

研究人員採用兩個步驟把超薄砷化銦薄膜(n型FET)以及銻化鎵銦薄膜(p型FET)由原生長基板轉移至矽晶圓上。產生的結構類似於一般的絕緣層覆矽(silicon-on-insulator, SOI)結構,差別在於上方主動層由矽材料換成單晶三五族薄膜。該團隊先前已製作出此類平台結構,號稱絕緣層覆X(XOI)結構,X在此指半導體。

Javey解釋,晶圓鍵合製程(wafer bonding process)也能製作此類結構,但是磊晶轉移技術可以消除任何三五族半導體與矽之間的晶格不匹配,因此不論是在p型或n型元件中,皆能獲得高載子遷移率。此互補式元件中電子與電洞的最高等效遷移率分別為1190與370 cm2/Vs,皆高於目前最先進的矽金氧半場效電晶體。另外,研究人員亦在此XOI平台上製作出NOT閘與NAND閘,並藉此進行三五族CMOS邏輯運算。

Javey表示,上述技術不失為利用傳統矽製程製作高效能三五族電晶體的好方法。他們計畫探討此三五族XOI材料的三維空間配置以研發出更實用的技術,在晶片上打造出密度更高的元件。詳見Nano Lett.|DOI: 10.1021/nl301254z。

譯者:莫偉呈(茂迪太陽能)
責任編輯:劉家銘
資料來源:III-V semiconductors grow on silicon. nanotechweb [Jul 20, 2012]

轉載自 奈米科學網 [2012/09/05]

 

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NanoScience
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防酒駕肇事,只能靠重罰?|知識長專欄 ep.2

鄭國威 Portnoy_96
・2022/01/25 ・2625字 ・閱讀時間約 5 分鐘

酒後駕駛肇事,並不是最多人傷亡的交通事故,雖然相關宣導與罰則一直有在加強,但由於「隨機」、「難以預防」、「應報正義難尋」等特性,只要相關消息傳出,總會令人特別難受。新聞媒體也很清楚,為了建構新聞價值,報導通常會極盡所能把肇事者描述成糟糕、邪惡之人。

但事實上,在意外發生的前一秒,這位酒駕者就跟你我一樣,只是個一般人,可能特別失意,或是非常快活,但他並不想傷害誰;可也正因為這樣,不只受害者,乃至於整個社會的合理怒氣,都無處安放。

(延伸閱讀:演員吳慷仁針對酒駕罰則臉書貼文下,Leon Huang 黃致豪 律師的回應、以及李俊宏醫師的文章

酒駕意外發生的前一秒,肇事者就和你我一樣,可能特別失意,或者非常快活,他並不想傷害誰。圖/Pexels

想改變行為,不能只改變行為

我認為要消除酒駕,不能只針對行為本身,因為提高罰則跟事故下降不完全是線性關係。心理學上有一比喻:象、騎象人,以及路徑。象代表我們的直覺衝動,騎象人代表我們的邏輯判斷,路徑則代表行為實現的方向,大部分的時候,我們都任由力大無窮的大象決定要做什麼跟怎麼做。

舉例來說,早上很冷,你心中的大象想繼續睡,但騎象人說得趕快起床上班。若大象贏了,騎象人還會幫忙解釋,例如「還有特休可以請」,「有人可以代班」,「若上班時想睡效率也不彰,不如繼續睡」等等。若對此主題感興趣,請參考《學會改變》一書。

如果你不想當每天早上都遲到或請假的人,就得讓心中的騎象人更有方法地引領跟訓練大象,例如利用《原子習慣》、《彈性習慣》裡的建議,這就不多談了,歡迎大家找書來參考。

讓心中的大象順著路走

我們都知道,大象力量很強。如果你也有在下著冷雨的週一早上賴床遲到,或找藉口請假的經驗,那就不要質疑會有人喝酒開車、打瞌睡開車、吸毒開車……無論我們怎麼針對個人宣導告誡都一樣。

因此在個人層次之外,想解決整個社會的問題,政策制定者需要打造一條好走的路徑,創造一個環境,讓聽話的大象或頑皮的大象,都往這條路走。不是因為被鞭斥或威嚇,而是讓人們心中那組騎象人跟大象都覺得,這條路徑很自然、很正常、很好走。

打造一條好走的路徑,讓人們心中的騎象人和大象都覺得,這條路走得很自然。圖/GIPHY

讓販賣者跟製造者負責

在酒駕這個題目上,路徑不外乎「酒」、「車」。就跟美國的槍枝問題一樣,他們沒有辦法禁槍,所以只能強化溯源,讓槍枝販賣者跟製造者負起責任。

同樣的,如果我們沒有打算禁酒跟禁止人類駕駛,那就要溯源,讓酒類製造者跟販賣者,以及車輛製造者跟販賣者,為其產品造成的社會負面外部性負起責任。

社會要有共識,來要求酒跟車的販賣與製造者負起連帶責任。有共識,才有可能立法。這像是現在人們對於排碳跟氣候變遷之間的因果關係有了理解、對於減碳有了共識,立法要求排碳大戶負起責任、用綠電、付碳稅,才言之成理、得到民意支持。而排碳大戶也會為了避免成本不斷提高,積極改良製程、節水節電,做循環經濟。

想像一下:如果我們現在可以接受,為了避免病毒傳播開來,到任何一個地點,都要用手機掃描 QRcode,便於溯源跟控制擴散,那能不能也要求每一個飲酒的人在喝酒之前掃描酒瓶跟場所?

每次查獲酒駕,不管有沒有意外,都要公佈酒駕者喝的酒是哪個牌子的酒、販賣的場所是哪一間、哪個廠牌的車輛、哪家公司賣的車。

然後這些企業才會開始感受到「酒駕造成的外部性」被內部化了,變成自己肩膀上的事情了。企業會比政府更能想出聰明的辦法,讓酒駕數字下降,同時維護自己的營收。

公佈酒駕者喝的酒是哪個牌子的酒、販賣的場所是哪一間,讓販賣者跟製造者負責,使企業感受到「酒駕造成的外部性」被內部化,變成自己肩膀上的事。圖/Pexels

期待企業主動扛責、定規則

其實為了防酒駕,政策已經很多,例如讓指定代駕變成文化、讓計程車業者提供代駕便利服務、鼓勵或要求提供飲酒的場所負起勸導責任、在從小到大的教育場景中不斷灌輸、提高肇事者刑責嚇阻等等……就在本文發布的今天(2022.1.24)立院三讀刑法及道路交通管理處罰條例修正,「再次加重酒駕刑度、增訂併科罰金最高三百萬元。初犯肇事致人重傷或死亡,就沒入車輛。同車共責罰鍰增加、酒駕累犯的年限從五年延長為十年, 酒駕累犯公布姓名照片。」

圖片取自行政院臉書

然而這些措施過去到底有沒有效,以後會不會有效,其實需要研究。例如全球已開發國家都有飲酒吸菸比例下降的情形,主要的原因可能是人們有了更上癮的手機跟遊戲,而且缺乏社交。但同時,新的車禍肇事原因也隨之誕生:邊開車邊用手機。

不同於酒駕,手機跟汽車製造商已經提出許多方式來減少人們開車時用手機而分神的情況,例如你的手機上應該就有「開車模式」。(我的 iPhone 有)我很期待有企業率先提出作為,在被規定限制前,成為規定制定者。

最後,雖然我期望自己理智看待酒駕議題,但身為一個小學生女兒的父親,每次看到肇事新聞,心臟其實跳得特別快。

走在路上提心吊膽,擔憂每一台馬路上的車,是不是由某個神智不清的人在駕駛?因為沒有人行道而被迫走在馬路上的我們,會不會在下一秒就遭殃?想到自己可能永遠沒辦法放心讓她自己上下學,也會笑自己是不是保護過度;但住在台中,只要出門就必然看到好幾起交通事故,也坐實了我的擔憂。

圖/GIPHY

如果我們能夠用集體的智慧跟合作,把這個擁擠且跟疫區比鄰的國家,變成世界上應對疫情最好的國家,我們當然也能夠成為大幅減少酒駕或其他危險駕駛,乃至於把整體交通安全,做得比現在更好許多的國家。我是這樣想啦。

 

鄭國威 Portnoy_96
141 篇文章 ・ 21 位粉絲
是那種小時候很喜歡看科學讀物,以為自己會成為科學家,但是長大之後因為數理太爛,所以早早放棄科學夢的無數人其中之一。怎知長大後竟然因為諸般因由而重拾科學,與夥伴共同創立泛科學。現為泛科知識公司的知識長。