我國科學(xué)家開發(fā)出面向新型芯片的絕緣材料
更新時(shí)間：2024/8/8 9:47:35 來源：新華社CNML文字
 |
| 您現(xiàn)在的位置： 焦作網(wǎng) > 新聞中心首頁 > 國內(nèi)新聞 > 正文 |
 |
新媒體 | |||||||||||
|
||||||||||||
新聞中心首頁
新華社上海8月8日電（記者董雪、張建松）作為組成芯片的基本元件,，晶體管的尺寸隨著芯片縮小不斷接近物理極限,，其中發(fā)揮著絕緣作用的柵介質(zhì)材料十分關(guān)鍵。中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究員狄增峰團(tuán)隊(duì)開發(fā)出面向二維集成電路的單晶氧化鋁柵介質(zhì)材料——人造藍(lán)寶石,，這種材料具有卓越的絕緣性能,，即使在厚度僅為1納米時(shí)，也能有效阻止電流泄漏。相關(guān)成果8月7日發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然》,。
“二維集成電路是一種新型芯片,，用厚度僅為1個(gè)或幾個(gè)原子層的二維半導(dǎo)體材料構(gòu)建，有望突破傳統(tǒng)芯片的物理極限,。但由于缺少與之匹配的高質(zhì)量柵介質(zhì)材料,，其實(shí)際性能與理論相比尚存較大差異�,！敝袊茖W(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究員狄增峰說,。
狄增峰表示，傳統(tǒng)的柵介質(zhì)材料在厚度減小到納米級(jí)別時(shí),，絕緣性能會(huì)下降,，進(jìn)而導(dǎo)致電流泄漏，增加芯片的能耗和發(fā)熱量,。為應(yīng)對(duì)該難題,，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新開發(fā)出原位插層氧化技術(shù)。
“原位插層氧化技術(shù)的核心在于精準(zhǔn)控制氧原子一層一層有序嵌入金屬元素的晶格中,�,！敝袊茖W(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究員田子傲說，“傳統(tǒng)氧化鋁材料通常呈無序結(jié)構(gòu),，這會(huì)導(dǎo)致其在極薄層面上的絕緣性能大幅下降,。”
具體來看,，團(tuán)隊(duì)首先以鍺基石墨烯晶圓作為預(yù)沉積襯底生長單晶金屬鋁,，利用石墨烯與單晶金屬鋁之間較弱的范德華作用力，實(shí)現(xiàn)4英寸單晶金屬鋁晶圓無損剝離,，剝離后單晶金屬鋁表面呈現(xiàn)無缺陷的原子級(jí)平整,。隨后，在極低的氧氣氛圍下,，氧原子逐層嵌入單晶金屬鋁表面的晶格中,，最終得到穩(wěn)定、化學(xué)計(jì)量比準(zhǔn)確,、原子級(jí)厚度均勻的氧化鋁薄膜晶圓,。
狄增峰介紹，團(tuán)隊(duì)成功以單晶氧化鋁為柵介質(zhì)材料制備出低功耗的晶體管陣列,，晶體管陣列具有良好的性能一致性,。晶體管的擊穿場強(qiáng)、柵漏電流,、界面態(tài)密度等指標(biāo)均滿足國際器件與系統(tǒng)路線圖對(duì)未來低功耗芯片的要求,，有望啟發(fā)業(yè)界發(fā)展新一代柵介質(zhì)材料。
 |
 |
 |
|
||||
|
焦作網(wǎng)免責(zé)聲明： | |||||||
|
||||||||
新華社上海8月8日電（記者董雪,、張建松）作為組成芯片的基本元件,，晶體管的尺寸隨著芯片縮小不斷接近物理極限，其中發(fā)揮著絕緣作用的柵介質(zhì)材料十分關(guān)鍵。中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究員狄增峰團(tuán)隊(duì)開發(fā)出面向二維集成電路的單晶氧化鋁柵介質(zhì)材料——人造藍(lán)寶石,，這種材料具有卓越的絕緣性能,，即使在厚度僅為1納米時(shí)，也能有效阻止電流泄漏,。相關(guān)成果8月7日發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然》,。
“二維集成電路是一種新型芯片，用厚度僅為1個(gè)或幾個(gè)原子層的二維半導(dǎo)體材料構(gòu)建,，有望突破傳統(tǒng)芯片的物理極限,。但由于缺少與之匹配的高質(zhì)量柵介質(zhì)材料，其實(shí)際性能與理論相比尚存較大差異,�,！敝袊茖W(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究員狄增峰說。
狄增峰表示,，傳統(tǒng)的柵介質(zhì)材料在厚度減小到納米級(jí)別時(shí),，絕緣性能會(huì)下降，進(jìn)而導(dǎo)致電流泄漏,，增加芯片的能耗和發(fā)熱量,。為應(yīng)對(duì)該難題，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新開發(fā)出原位插層氧化技術(shù),。
“原位插層氧化技術(shù)的核心在于精準(zhǔn)控制氧原子一層一層有序嵌入金屬元素的晶格中,。”中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究員田子傲說,，“傳統(tǒng)氧化鋁材料通常呈無序結(jié)構(gòu),，這會(huì)導(dǎo)致其在極薄層面上的絕緣性能大幅下降�,！�
具體來看,，團(tuán)隊(duì)首先以鍺基石墨烯晶圓作為預(yù)沉積襯底生長單晶金屬鋁，利用石墨烯與單晶金屬鋁之間較弱的范德華作用力,，實(shí)現(xiàn)4英寸單晶金屬鋁晶圓無損剝離,，剝離后單晶金屬鋁表面呈現(xiàn)無缺陷的原子級(jí)平整。隨后,，在極低的氧氣氛圍下,，氧原子逐層嵌入單晶金屬鋁表面的晶格中，最終得到穩(wěn)定,、化學(xué)計(jì)量比準(zhǔn)確,、原子級(jí)厚度均勻的氧化鋁薄膜晶圓。
狄增峰介紹,，團(tuán)隊(duì)成功以單晶氧化鋁為柵介質(zhì)材料制備出低功耗的晶體管陣列,，晶體管陣列具有良好的性能一致性,。晶體管的擊穿場強(qiáng)、柵漏電流,、界面態(tài)密度等指標(biāo)均滿足國際器件與系統(tǒng)路線圖對(duì)未來低功耗芯片的要求,，有望啟發(fā)業(yè)界發(fā)展新一代柵介質(zhì)材料。
 |
|
||||
|
焦作網(wǎng)免責(zé)聲明： | |||||||
|
||||||||
|
|
