中打破了摩爾定律，在新的半導(dǎo)體研究領(lǐng)域取得了巨大的突破。利用一種新的超薄電極材料，實現(xiàn)了二維半導(dǎo)體電子與邏輯電路的自由控制。此外，南洋理工大學(xué)、北京大學(xué)、南京大學(xué)等高校的科研隊伍，也在二維半導(dǎo)體的整合與成長上取得了突破性進展。
中國的本土企業(yè)也在努力地積累和研究相關(guān)的技術(shù)，這些技術(shù)將會在將來獲益。首先，我們要說的是，摩爾定律是什么，為什么它會對半導(dǎo)體產(chǎn)生如此大的影響。戈登·摩爾，英特爾的共同創(chuàng)始人，提出了著名的摩爾定律：每18到24個月，集成電路上的元件數(shù)目就會翻一番，而其性能也會翻一番。這就意味著，在每一塊硅片上，晶體管的體積會變得更小，也會變得更多。但是今天，一塊指甲蓋大小的晶體管可以容納一百億個，而硅晶體管也已經(jīng)接近了它的物理極限。摩爾定律的繼續(xù)，要求新的材料，新的裝置。
目前，人們對二維半導(dǎo)體的前景非?？春茫驗閭鹘y(tǒng)的硅片晶體是以三維塊狀半導(dǎo)體為基礎(chǔ)，使得電子難以透過納米尺寸的通道。然而，由于二維材料的存在，使得晶體管的體積變得更小，變成了一種更容易讓電荷在其中自由流動的超薄晶體管。
由光敏材料及器件研究中心的黃博士、物理學(xué)院的李金龍教授帶領(lǐng)的一個研究團隊，成功地利用了一種新型的超薄電極材料（Cl-SnSe2)，實現(xiàn)了二維半導(dǎo)體電子及邏輯電路的自由控制。
該研究成功地解決了費米能級釘扎問題，使得傳統(tǒng)的二維半導(dǎo)體器件難以完成互補邏輯電路，只顯示 N型或 P型器件的性能。利用這種新的電極材料，可以實現(xiàn) N型、 P型的功能，從而形成一種高性能、低功耗、互補邏輯的邏輯電路。
黃教授預(yù)測，這種新型的二維電極材料將會是很薄的，具有很高的透明度和彈性。所以，他們可以應(yīng)用到下一代的可彎曲的、透明的半導(dǎo)體裝置上。南洋理工大學(xué)，北京大學(xué)，清華大學(xué)和北京量子資訊科技研究院的研究者們，近期展示了一種將單晶體滴定在二維半導(dǎo)體上的方法，即高 K鈣鈦礦的一種氧化物。該技術(shù)將為新的晶體管和電子器件的發(fā)展提供新的可能。
報告中提及了一種叫做“一種鈣鈦礦”的單晶滴定鍶，以前人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，用一種具有不同的原子結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦氧化物難以實現(xiàn)。但是，這個研究小組使用了一種聰明的方法，它能夠超越這個極限，使材料的組合幾乎是無限的。
研究者稱，他們發(fā)明的晶體管可以用來制作互補的 MOS電路，同時也可以降低功率消耗。在將來，這些裝置將會被大量生產(chǎn)，用以研發(fā)低功率的邏輯和微型晶片。前不久，王欣然教授和南京大學(xué)王金蘭教授的研究小組共同宣布，世界上第一個大規(guī)模、均勻的二層二硫化鉬，這是目前已知的最好的二維半導(dǎo)體材料之一，薄膜的外延生長。
東南大學(xué)教授馬亮說：“我們的研究成果，不但打破了二硫化鉬薄膜的層數(shù)可控生長技術(shù)瓶頸，開發(fā)出了性能最高的二硫化鉬膜器件，并將其應(yīng)用到其它二維材料的外延上，為以后的硅半導(dǎo)體器件的發(fā)展開辟了新的思路?！?/p>
在二硫化鉬的研究中，二硫化鉬的載流子遷移率和驅(qū)動電流都比單層二硫化鉬高，在電子設(shè)備的應(yīng)用中占有很大的優(yōu)勢。然而，采用常規(guī)方法制備的二硫化鉬雙層膜存在著層數(shù)均勻性差、膜不連續(xù)性等問題，研究小組提出了一種新型的基板誘導(dǎo)成核和“齊頭并進”的新型生長機理。
值得一提的是，芯片制造商們，也在積極地進行著新的研究。英特爾與臺積電將于2021年12月舉行的 IEEE國際電子裝置大會上，為解決二維半導(dǎo)體高阻、低電流問題提供了解決辦法。在半導(dǎo)體與金屬的接觸處，存在著鋒利的電阻尖，這是目前二維半導(dǎo)體面臨的最大阻礙。
臺積電與英特爾公司采用了半金屬銻作為接觸材料，以減少半導(dǎo)體與觸頭間的能量壁壘，以達到低阻性。從2019年起，臺積電一直在尋求一種可以替代硅的二維材料。臺積電在今年五月率先宣稱，他們已經(jīng)找到了半金屬鉍可以在很低的電阻下，成為二維半導(dǎo)體的粘結(jié)劑。但是鉍的熔點太低，不能承受后續(xù)的晶片高溫處理。
南京大學(xué)電子工程學(xué)院王欣然博士團隊，著眼于中國國內(nèi)市場的發(fā)展，在2021年九月，天馬微電子（深天馬）與天馬公司的合作，為今后 Micro LED技術(shù)的發(fā)展開辟了一條嶄新的技術(shù)路徑。
