交大女教授研究 登上「科學」

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2014/01/17 【聯合晚報╱記者王彩鸝╱台北報導】


72年次交通大學電子物理系助理教授周苡嘉，是交大最年輕刊上science的女教授。 記者陳正興／攝影

交大學電子物理系助理教授周苡嘉與IBM華生研究中心的跨國研究有重大突破，研究成果刊登在今天出版的國際頂尖期刊「科學 (Science)」。72年次的周苡嘉是交大最年輕刊上Science的女教授，她的研究突破現有元件技術，可望帶動半導體業、電腦產業及生醫科技產業的技術升級，生產更節能省電、輕薄方便，且功率倍增的產品。

周苡嘉從清大材料系畢業後，就到加州大學洛杉磯分校直攻博士，三年九個月就拿到博士學位，接著到IBM華生研究中心工作兩年，2012年8月被交大延攬擔任助理教授。

她的研究發現「三五族奈米線」的原子級自組裝成長機制，突破現有元件微型化的技術限制，提供未來自組裝奈米材料與結構，在新一代奈米元件中的實際應用與精密控制。

基礎科學研究要耐得住寂寞，周苡嘉經常在實驗室裡一待就是12小時。她說，只要做自己感興趣的事情，並從中找到成就感，就會一直做下去。

周苡嘉成長在普通家庭，爸爸曾在大學擔任行政工作，媽媽是裁縫師，她對科學興趣的培養，是念嘉義女中數理資優班才開啟。高中時參加科展，發現自己很喜歡動手做實驗。她鼓勵年輕人，要多探索興趣，從中發現自己的潛能。

72年次的周苡嘉除了在交大大學部開課，也指導五個碩士生論文，師生站在一起，看起來好像同學。

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2014/01/18  【聯合報╱編譯任中原／報導】


交通大學電子物理系助理教授周苡嘉，與ＩＢＭ華生研究中心的跨國研究有重大突破，研究成果刊登在昨天出版的科學期刊。 記者陳正興／攝影



矽谷科學家與工程師正推動一場半導體製造技術革命，從矽晶時代進入「運算材料時代」。多所研究機構的專家們利用多種新的奈米材料，包括金屬、陶瓷、聚合物或混合材料，研發多種化學程序，使這些材料在晶圓上形成超細線路，藉由「自行組裝」形成電路，來製造半導體。引領風騷近半世紀的半導體「摩爾定律」，可望延續下去。

交大年輕助理教授周苡嘉獲重量級《科學》雜誌青睞的發現，正是各先端研究所想找到的答案之一。

奈米時代 摩爾定律不滅

一九六五年，英特爾公司的創始人之一摩爾根據觀察提出預測，一個尺寸相同的晶片上，所容納的電晶體數量，因製程技術的提升，每十八個月會加倍，後來被稱為摩爾定律。新材料可望讓摩爾定律在奈米時代延續下去。

紐約時報報導，多個機構所研發的新材料，可能在未來十年內重新塑造運算的世界。

科學家探索各種新材料

科學家相信，將這些奈米線路與傳統的晶片製造技術相結合，將製造出一種新的電腦晶片，大幅降低未來製造晶片的成本，且使晶片的效率更高、用電更省。研究人員目前正利用超級電腦，對多種新材料進行模擬。

周苡嘉是在美國紐約ＩＢＭ華生研究中心完成該實驗，位於加州的ＩＢＭ愛曼登研究中心科學與科技主任納拉揚表示，「關鍵就在於『自行組裝』。你必須靠自然的力量來為你工作。」


不需電路印刷機 省成本

ＩＢＭ目前正使用一些聚合物進行實驗，在矽晶圓上形成電路。他表示，使用「自行組裝」技術，未來很可能就不再需要電路印刷機，使半導體的製造成本大幅降低。

加州山狄亞利弗莫爾國家實驗室的研究人員十二月也發表報告，陳述新材料的進展，稱之為「金屬有機架構（ＭＯＦｓ）」。材料是金屬離子與有機分子的結晶組合，目前實驗室正利用高效能電腦進行模擬。

山狄亞實驗室化學家阿蘭多夫表示，有了ＭＯＦ，分子就能夠被精確的安排，創造出本身就能進行特定行為的材料。

錫合金 比超導體更優

由史丹福大學華裔物理學家張首晟領導的研究團隊，也設計出一種錫合金材料，只有單一分子那樣薄，預估能在室溫下達到百分之百導電，效率與「超導體」相當，但超導體只有在接近絕對零度（攝氏零下二七三度）時才能達成。

這種材料的表面或邊緣具有高度導電性，但內部卻是絕緣體。研究人員表示，化學結構是在單層的錫原子上，添加一些氟原子。張首晟團隊稱這種新材料為「史丹尼（stanene）」。這種材料的優勢，在於可以輕易與當今的晶片製程相結合，使新世代的半導體既能提高速度，且能降低耗電量。

這種材料仍在進行驗證中。張首晟表示，德國、中國及洛杉磯加州大學都在進行研究：「一旦我們擁有預測材料的能力，就是半導體製造技術轉型的時候了。」

小檔案／會自己組裝的奈米線



三五族奈米線在不同環境下，成長速度和長出來的晶體形狀也不同。左圖顯示每個原子層的成長速度有很大的變動，結構中的缺陷較多，右圖則顯示成長速度穩定，缺陷較少，是未來較佳的應用狀態。