據物理學家組織網3月29日報道，瑞士和意大利科學家在3月30日出版的《科學》雜志上指出，他們在硅上構造單片半導體結構方面取得了重大突破，成功在硅上集成了50微米厚鍺，新結構幾乎完美無缺，最新研究將讓包括X射線技術在內的多個領域受益。

微電子設備幾乎離不開硅，硅價格低廉、儲藏豐富且堅固耐用。但硅也并非萬能，有些材料的性能也比硅強，因此科學家正想方設法讓硅同鍺等其他半導體材料“聯姻”，以獲得這兩種材料的最好性能，打開新的應用領域。

然而，讓硅和其他半導體“聯姻”并非易事。過去，科學家們需要利用昂貴且耗時的焊接技術，但由于晶體網格內有瑕疵，迄今為止，將厚的單片鍺層集成在硅上的嘗試屢屢失敗。另外，在熱應力下，硅晶圓會變形，鍺層也會開裂，使得到的電子元件無法使用。

現在，由瑞士聯邦理工學院、瑞士電子學與微電子科技中心（CESM）、意大利米蘭理工大學以及米蘭—比可卡大學的科學家們攜手找到了解決辦法。在研究中，他們并沒有使用連續一層鍺，而是用硅和嫁接在其上的單體結構的鍺制成的“簇毛”制造出了一塊小型“簇毛地毯”。“簇毛”之間的距離僅為幾十納米。為了制造出這些“簇毛”，他們將邊長為2微米、高為8微米的細小圓柱蝕刻成廉價的硅基座，并在極端環境下讓鍺晶體在硅柱上生長。

這一過程可制造出任何厚度的沒有瑕疵的硅—鍺層。他們在實驗室制造出的最厚的鍺結構為50微米，是以前的10倍。瑞士聯邦理工學院的編外講師漢斯·馮-卡納爾說：“這樣厚度的連續一層鍺只會從硅上剝落下來。”他認為，新方法能制造出100微米厚的鍺層，而且不需要特殊技術就可以將這些材料焊接在一起。

該研究團隊的初衷是制造出一款單體種植在讀出電子設備上的X射線探測器。該探測器需要數百萬個能同時起作用的像素以確保獲得很高的空間分辨率，因此需要至少50微米厚的鍺層才能確保足夠的靈敏度。但使用以前方法制造出的大面積探測器都很昂貴。馮-卡納爾強調：“最新研究使科學家們能制造出最高分辨率的X射線探測器，而且成本也不貴。”

高分辨率和靈敏度能保證手術中用到的X射線的劑量最少，確保醫療手術能在直接成像控制下操作，而使用目前的X射線方法無法做到這一點。不過，研究人員也表示，基于新技術制造出來的X射線設備還需要幾年才能問世。

另外，最新技術還可用于在機場進行行李掃描的X射線設備上，用于測試包裹起來的電子元件，用于制造每一層電池能吸收不同波長太陽光的高效疊層太陽能電池（已被用于航空航天領域）。另外，科學家們也希望最新技術能被用于砷化鎵或者碳化硅等材料上。