國防科大研究團隊在后摩爾芯片技術領域取得重要進展

近日，國防科技大學前沿交叉學科學院研究團隊與合作單位共同研究，在新型高性能二維半導體晶圓級生長和可控摻雜領域取得重要突破，有望為后摩爾時代獨立自主可控的芯片技術提供關鍵材料和器件支撐。

飛速發展的人工智能技術對高性能、低功耗芯片的需求日趨迫切，目前摩爾定律正逼近物理極限，傳統硅基CMOS器件面臨嚴峻的性能瓶頸。學校前沿交叉學科學院朱夢劍研究員與中國科學院金屬研究所任文才研究員和徐川研究員聯合團隊建立了以液態金/鎢雙金屬薄膜為襯底的化學氣相沉積方法，實現了晶圓級、摻雜可調的單層WSi2N4薄膜的可控生長。其研發的新方法將疇區尺寸提升至亞毫米級，生長速率較已有文獻報道值高出約3個數量級。

化學氣相沉積法生長單層WSi2N4半導體薄膜

在器件性能方面，該方法具有摻雜濃度可調的獨特優勢，通過原位缺陷工程有效調控載流子摻雜濃度，使其在5.8×1012cm-2至3.2×1013cm-2范圍內連續可調。值得關注的是，該材料還兼具優異的化學穩定性，綜合性能在同類二維材料中表現突出。研究結果表明，單層WSi2N4作為新型高性能P型溝道材料，在二維半導體CMOS集成電路中具有廣闊的應用前景。

單層WSi2N4場效應晶體管的電學性能

本研究得到了國家自然科學基金、國家重點研發計劃和國防科技大學自主科研基金項目等項目的資助，以及國家高層次人才特殊支持計劃、軍隊高層次科技創新人才和國防科技大學領軍人才等人才工程的支持。

相關成果以“晶圓級、摻雜可調的P型半導體單層WSi2N4薄膜”為題，在線發表于國際頂級期刊《國家科學評論》(National Science Review）。