7月9日消息，中國科學院金屬研究所團隊取得芯片材料領域重要突破，成功制備出大面積高性能MoSi2N4單層單晶晶圓，相關成果已經刊發在《自然·材料》期刊。

現在手機、電腦芯片不斷縮小尺寸，傳統硅材料做到5納米以內會出現漏電、性能下滑等難以解決的物理問題。

原子級超薄的二維半導體是公認替代方案，芯片電路需要兩種材料搭配使用，一種是n型二維半導體材料，一種是p型二維半導體材料。

目前n型二維半導體材料已經能做成大片晶圓，但兼具高遷移率與優異穩定性的p型二維半導體仍然十分稀缺，實現此類材料的晶圓級單晶生長則更加困難。

單層MoSi2N4單晶晶圓的生長

本次研發的MoSi2N4屬于p型二維半導體材料體系，早在幾年前就由這支團隊首創。之前只能做出多晶薄膜，內部縫隙會大幅降低芯片性能，轉移加工時還容易破損。

這次研究換用特殊單晶基底，依靠基底表面臺階引導材料統一生長方向，拼接出完整無裂縫的單晶薄膜。

實測數據表現亮眼，材料載流子遷移率達到154cm2V-1s-1，用它做成的晶體管開關能力極強，電流輸出水平優秀，對比市面上同類二維p型材料，長期使用穩定性高出一大截，在空氣中放置很久性能衰減極少。

整套研究還有多家國內頂尖高校、科研院所聯合參與，不光產出可用的晶圓成品，還摸索出一套通用制備思路，其他二維材料也能借鑒這套工藝做大尺寸單晶。

業內普遍認為，這款材料兼顧高傳輸速度、長期穩定和輕薄特性，是未來5納米以下CMOS芯片的理想溝道材料。

此次突破補齊二維電路長期缺少優質p型材料的短板，對國內半導體底層材料自主發展意義重大。