研究进展：异质集成-芯片 | Nature Electronics

本文报道了宾夕法尼亚州立大学Saptarshi Das等人在Nature Electronics上发表的研究成果。背景方面，自驱动微电子系统在边缘计算、物联网终端等场景具有重要应用价值，但传统供电方式存在成本高、难以落地的问题。研究目的是开发一种能够完全依靠环境光自主工作的单片三维集成异构电子器件。该器件采用三层垂直堆叠结构：顶层集成石墨烯晶体管用于低功耗化学传感，中间层采用n型单层MoS₂和p型双层WSe₂构筑互补逻辑电路实现低功耗运算，底层集成片上硅光伏模组捕获环境光能。实验结果表明，该集成电路仅依靠环境光即可自主工作，能够准确区分红酒、盐水、去离子水和糖水等多种化学溶液，并自动生成对应的数字编码，实现了全可持续传感运算。此外，研究验证了跨层高密度信号通孔与供电通孔集成工艺，层间垂直隔离厚度可压缩至50纳米。这项技术为构建完全脱离外部供电、自主长效运行的智能终端提供了新的解决方案，在环境监测、医疗诊断等领域具有广泛的应用前景。