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里程碑突破!北京大学刘开辉团队,再发Science!

纳米人  · 公众号  · 科技媒体  · 2025-07-19 09:09
    

主要观点总结

本文报道了关于二维硒化铟半导体材料的研究进展。研究人员成功研制出全球首款晶圆级二维硒化铟半导体集成器件,其延迟性能和能效指标全面超越半导体技术路线图预测的硅基极限。该成果标志着我国在新一代芯片材料自主研发方面取得重大原始创新成果。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

人工智能和物联网技术的发展对计算能力提出了巨大的要求。二维硒化铟由于具有低有效质量、高热速度和优异的电子迁移率,是一种有希望超越硅电子学的半导体。

关键观点2: 存在的问题

二维硒化铟的开发面临两个问题:一是In-Se系统中相的多样性导致性能退化和薄膜结晶度差;二是难以实现In和Se之间的化学计量平衡。

关键观点3: 新的解决思路

北京大学等团队通过固-液-固的策略,成功将非晶态硒化铟薄膜转化为纯相、高结晶度的硒化铟晶片,解决了上述问题。

关键观点4: 技术方案

1. 采用磁控溅射在蓝宝石衬底上沉积非晶InSe薄膜;2. 通过SLS机制实现高结晶度;3. 制备了约5厘米的高品质InSe薄膜;4. 制造了FET大规模集成阵列和10纳米超短沟道InSe晶体管。

关键观点5: 技术优势

该技术方案实现了晶圆级硒化铟半导体的高结晶质量制备,构建了集成晶体管阵列,实现了高达284 cm²/V·s的平均迁移率,全面刷新了同类二维半导体器件的国际记录。

关键观点6: 技术细节

该团队通过提出的策略在蓝宝石衬底上制备了约5厘米的高品质硒化铟(InSe)薄膜,并详细描述了InSe晶片的高结晶度制备过程。此外,他们还展示了制造的InSe晶体管阵列的电学性能和10纳米超短沟道InSe晶体管的弹道输运特性。

关键观点7: 展望

该成果将推动高性能、低功耗的下一代计算和通信技术发展,具有广阔的应用前景。


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