新華社上海8月8日電（記者董雪、張建松）作為構成芯片的基礎元件，晶體管的尺寸跟著芯片減少不竭接近物理極限，此中施展著盡緣感化的柵介質材包養網料非常要害。中國迷信院上海微體系與信息技巧研討所研討員狄增峰團隊開闢出頭具名向二維集成電路的單晶氧化鋁柵介質資料——天然藍寶石，這種資料具有出色的盡緣機能，即便在厚度僅為1納米時，也能有用禁止電流泄漏。相干結果8月7日頒發于國際學術期刊《天然》。
中國迷信院上海微體系與信息技巧研討所結果登上《天然》。（海報由受訪團隊供給）
“二維集成電路是一種新型芯片，用厚度僅為1個或幾個原子層的二維半導體資料構建，無望衝破傳統芯片的物理極限。但由于缺乏與之婚配的高東西的品質柵介質資料，實在包養際機能與實際比擬尚存較年夜差別。”中國迷信院上海微體系與信息技巧研討所研討員狄增峰說。
狄增峰表現，傳統的柵介質資料在厚度減小到納米級別時，盡緣機能會降落，進而招致電流泄漏包養網，增添芯片的能耗和發燒量。為應對該困難，團隊立異開闢出原位插層氧化技巧。
“原位插層氧化技巧的焦點在于精準把持氧原子一層一層有序嵌進金屬元素的晶格中。”中國迷信院上海微包養網體系與信息技巧研討所研討員田子傲說，“傳統氧化鋁資料凡是呈無序構造，這會招致其在極薄層面上的盡緣機能年夜幅降落。”
氧化鋁薄膜晶圓。（受訪團隊供圖）
詳細來看，團隊起首以鍺基石墨烯晶圓作為預堆積襯底發展單晶金屬鋁，應用石墨烯與單晶金屬鋁之間較弱的范德華感化力，完成4英寸單晶金屬鋁晶圓無損剝離，剝離后單晶金屬鋁概況浮現無缺點的原子級平整。隨后，在極低的氧氛圍圍下，氧原子逐層嵌進單晶金屬鋁概況的晶格中，終極獲得穩固、化學計量比正確、原子級厚度平均的氧化鋁薄膜晶圓。
狄增峰先容，團隊勝利以單晶氧化鋁為柵介質資料制備出低功耗的晶體管陣列，晶體管陣列具有傑出的機能分歧性。晶體管的擊穿場強、柵漏電流、界面態密度等目標均知足國際器件與體系道路圖對將來低功耗芯片的請求，無望啟示業界成長新一代柵介質資料。
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