近日，國防科技大學(xué)和中國科學(xué)院金屬研究所聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)在新型高性能二維半導(dǎo)體晶圓級(jí)生長和可控?fù)诫s領(lǐng)域取得重要突破，有望為后摩爾時(shí)代自主可控的芯片技術(shù)提供關(guān)鍵材料和器件支撐。相關(guān)成果近日在線發(fā)表于國際頂級(jí)期刊《國家科學(xué)評(píng)論》。

據(jù)介紹，原子級(jí)厚度的二維半導(dǎo)體因遷移率高、帶隙可調(diào)、柵控能力強(qiáng)，被視為后摩爾時(shí)代芯片材料的核心候選。然而，晶格缺陷誘導(dǎo)的自發(fā)電子摻雜和費(fèi)米能級(jí)釘扎效應(yīng)，使現(xiàn)有二維半導(dǎo)體材料體系長期呈現(xiàn)N型材料多、P型材料少，以及N型材料性能好，P型材料性能差的結(jié)構(gòu)性失衡問題。

針對(duì)上述問題，研究團(tuán)隊(duì)建立了以液態(tài)金/鎢雙金屬薄膜為襯底的化學(xué)氣相沉積方法，實(shí)現(xiàn)了晶圓級(jí)、摻雜可調(diào)的單層氮化鎢硅薄膜的可控生長。新的制備方法讓二維材料的單晶區(qū)域尺寸達(dá)到了亞毫米級(jí)別，生長速率較已有文獻(xiàn)報(bào)道值高出約1000倍。在晶體管性能方面，單層氮化鎢硅不僅空穴遷移率高、開態(tài)電流密度大，強(qiáng)度高、散熱好，化學(xué)性質(zhì)也很穩(wěn)定，綜合性能在同類二維材料中表現(xiàn)突出。

該研究結(jié)果表明，單層氮化鎢硅在二維半導(dǎo)體CMOS集成電路中具有廣闊的應(yīng)用前景，有望為后摩爾芯片技術(shù)開辟新的途徑。