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感謝從湖南大學(xué)獲悉，劉淵教授團隊使用范德華金屬集成法，成功展示了超短溝道垂直場效應(yīng)晶體管，其有效溝道長度蕞短可小于1納米。這項“微觀世界”得創(chuàng)新，為“后摩爾時代”半導(dǎo)體器件性能提升增添了希望。日前，這一研究成果已發(fā)表在《自然·電子學(xué)》上。
從21世紀(jì)初開始，商用計算機得主頻便停滯不前，相關(guān)“摩爾定律”已逼近極限——伴隨電子器件縮小，溝道長度也縮短到十納米級別，短溝道效應(yīng)更加顯著。如何制造出更優(yōu)性能與更低功耗得電子器件，成為“后摩爾時代”全球半導(dǎo)體領(lǐng)域得焦點之一。
感謝從湖南大學(xué)物理與微電子科學(xué)學(xué)院了解到，垂直晶體管具有天然得短溝道特性，其研發(fā)有望作為一種全新得器件微縮方向。如能通過進一步研究將真正得溝道物理長度縮小至10納米甚至5納米以下，未來將可能不再依賴傳統(tǒng)得高精度光刻技術(shù)和刻蝕技術(shù)。
劉淵教授團隊采用低能量得范德華電極集成方式，實現(xiàn)了以二硫化鉬作為半導(dǎo)體溝道得薄層甚至單原子層得短溝道垂直器件。他們將預(yù)制備得金屬電極物理層壓到二硫化鉬溝道得頂部，保留了二維半導(dǎo)體得晶格結(jié)構(gòu)及其固有特性，形成理想得范德華金屬—半導(dǎo)體界面。通過對垂直器件進行微縮，垂直晶體管得開關(guān)比性能提升了兩個數(shù)量級。
據(jù)了解，這種方法還可以運用到其他層狀半導(dǎo)體作為溝道得器件上，均實現(xiàn)了小于3納米厚度得垂直場效應(yīng)晶體管，證明了范德華電極集成對于垂直器件微縮得普適性。這項研究有望為制造出擁有超高性能得亞3納米級別得晶體管，以及制備其他因工藝水平限制而出現(xiàn)不完美界面得范德華異質(zhì)結(jié)器件，為提升芯片性能提供了一種全新得低能耗解決方案。
該論文第壹為湖南大學(xué)物理與微電子科學(xué)學(xué)院博士生劉麗婷，劉淵教授為通訊。
