国产芯片研究有新突破！低于1nm场效应晶体管器件来了 整理 | 凌敏湖南大学刘渊团队成功研究出 1nm 以下垂直晶体管器件。垂直晶体管器件沟道长度降至 1nm 以下4 月 26 日，《Nature Electronics》上发表了湖南大学刘渊团队的最新研究。该团队通过使用范德华金属集成的方法，成功将基于 MoS2 材料的垂直晶体管器件的沟道长度降低到了单原子层（小于 1 nm）级别。这一重要突破或将芯片性能提升到更高一层台阶。 研究文章显示，垂直晶体管的沟道长度由半导体的厚度决定。然而当前，由于高能金属化工艺往往会造成接触区域的损伤，因此短沟道垂直器件极难制造。 据 DeepTech 深科技报道，从 1989 年 1000 纳米的 486 芯片，到 2020 年 5 纳米的海思麒麟 9000 芯片，人类的芯片制造工艺在 30 年间进步迅速。然而，晶体管的物理沟道长度却在近些年来一直保持在 20 纳米的附近，无法随着工艺节点进一步降低。据了解，物理沟道长度是晶体管的一个关键性能指标：越短的沟道长度，意味着更好的性能。本次刘渊团队采用范德华金属集成技术，创建了沟道长度低至单原子层的 MoS2 垂直晶体管。 据了解，该方法使用预制的金属电极，该金属电极经过机械层压并转移到 MoS2/ 石墨烯垂直异质结构的顶部，从而使垂直场效应晶体管的开 / 关比分别为 26 和 1000，制备出的垂直晶体管沟道长度分别为 0.65nm 和 3.6 nm。 此外，利用扫描隧道显微镜和低温电学测量，刘渊团队发现，电学性能的改善源于高质量的金属 - 半导体界面，导致了隧穿电流和费米能级钉扎效应的最小化。团队认为，这种方法也可以推广到其他层状材料（二硒化钨和二硫化钨）中，从而产生具有亚 3nm 的 p 型和 n 型垂直场效应晶体管。 公开资料显示，刘渊是湖南大学物理与微电子科学学院教授、博士生导师，主要从事微纳半导体器件的研究。在相关领域发表学术论文 80 余篇，文章总引用 9000 余次，入选科睿唯安全球高被引学者，是《麻省理工评论》中国评选出的“35 岁科技创新 35 人”之一。刘渊团队课题组的目标是探索操作、处理和工程半导体材料和器件的新方案，以实现新的器件功能和前所未有的性能。 范德华集成带来的新突破垂直场效应晶体管之所以取得了突破性发展，与二维材料和范德瓦尔斯异质结的兴起有关。有学者表示，在未来的集成电路、光电探测器、传感器等应用中，范德华异质结也将扮演重要的作用。 据了解，范德华异质结通过相对较弱的范德华相互作用力物理组装在一起，不仅仅是二维材料，包括零维的纳米颗粒，一维的纳米线和纳米棒，甚至三维材料，任意两种以范德华力相互作用的材料，都可以将使它们以一定的方式堆叠在一起，形成范德华异质结。这一系列方法可以被统称为范德华集成。 范德华集成作为一种通用的低能耗集成方法，可以提供无与伦比的自由，打破了材料集成传统方法的限制。这种范德华异集成策略适用于任何材料，尤其是适用于具有不同晶体结构、不同电子特性、不同尺寸和维度的材料的柔性集成。 这意味着，未来的微电子器件可以借助范德华集成，在提升性能的同时大大降低制造成本，甚至通过层层堆叠的方式获得半导体沟道、金属电极、互联、光电探测器、存储器甚至隔离和封装层。 参考链接： https://www.nature.com/articles/s41928-021-00566-0 http://www.nanoer.net/showinfo-32-8183.html http://zhishifenzi.com/depth/newsview/7385?category=physics 活动推荐 网易杭研项目管理部总监雷蓓蓓的《项目管理实战 20 讲》，即将涨价至 ￥129，现半价秒杀，到手仅 ￥69，扫下方二维码试读。 雷蓓蓓从程序员转行做的项目经理，在项目管理领域深耕近 10 年，目前带领着 30 人的专业项目经理团队，为网易云音乐、网易严选、智慧企业、云计算等多个业务团队提供专业支撑。 在专栏中，她梳理出一条适合技术人的项目管理学习路径，借助丰富详实的案例，为你深入讲解从立项到交付的全盘方法论，以及有效应对计划延期、需求变更、风险管理的方法，和高效实用的项目管理工具。 今日荐文点击下方图片即可阅读 受缺水缺电影响，传台积电在大陆狂砸187亿元扩产 你也「在看」吗？??