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擁有優(yōu)異特性2D材料成下一代器件半導體關鍵該論文稱，2D過渡金屬二硫屬化物（TMD）因其原子級厚度、高載流子遷移率和超快電荷傳輸而被視為下一代器件的關鍵半導體候選者。二維過渡金屬二硫屬化物是最具應用前景的二維半導體材料體系之一，具備層數(shù)依賴的可調(diào)帶隙、自旋-谷鎖定特性、超快響應速度、高載流子遷移率、高比表面積等優(yōu)異的物理性質。盡管硅非常適合半導體加工，但隨著器件尺寸不斷減小，當前的硅芯片遇到了困難。該項目首席科學家、北京大學教授劉開輝稱，“當硅晶體管變得更薄時，它們對電壓的控制變得更差。即使設備不工作，電流也會存在。這會帶來額外的能源成本和熱量產(chǎn)生。”新的2D材料由具有一層至多層原子的晶體固體組成，非常薄，由于其天然的原子級厚度，賦予了晶圓優(yōu)異的半導體特性，可以解決以上問題，并且可能在許多高性能電子設備中得到應用。“由單層MoS2（一種典型的2D材料）制成的晶體管，厚度約為1nm，其性能比用相同厚度的硅制成的晶體管好很多倍。一些2D材料被認為是1nm及以下集成電路的重要材料系統(tǒng)。它們還被業(yè)界認為能夠延續(xù)甚至超越摩爾定律。”劉開輝說。2D材料晶圓制造面臨挑戰(zhàn)科學家找到新方法解決在每一層中，2D材料可以單獨存在，允許它們逐層堆疊，例如石墨烯或過渡金屬二硫屬化物（TMD），包括二硫化鉬、二硫化鎢、二硒化鉬和二硒化鎢。晶圓材料是推動2D半導體技術邁向產(chǎn)業(yè)化的根基，如何實現(xiàn)批量化、大尺寸、低成本制備2D半導體晶圓是亟待解決的科學問題，且需保證高均勻性和器件性能。劉開輝表示，其團隊的工作為業(yè)界保證了2D材料的實際應用。“如果未來有產(chǎn)業(yè)需求，該領域的進展將會突飛猛進。”制造12英寸（300mm）的大尺寸而均勻的扁平圓片需要大量的專業(yè)知識，這是一項艱巨的任務。雖然之前生產(chǎn)過2英寸模型，但事實證明擴大晶體生長工藝很困難，美國、韓國、英國和日本的研究人員都發(fā)現(xiàn)難度很大。傳統(tǒng)上，晶圓通常使用一種稱為點到面的方法在熔爐中生長，其中需求源通過上方的噴嘴以粉末形式提供。當晶圓很小時，這種方法效果很好。但隨著尺寸的增加，爐內(nèi)源的擴散變得不均勻，導致晶圓質量下降。該論文的第一作者、博士生薛國棟說：“我們開發(fā)了一種新方法，利用面對面的供給方法來確保均勻生長。在制造MoS2芯片時，硫族化物晶體板（ZnS）與溶液分散熔鹽（Na2MoO4）配合用作元素源。”新方法意味著晶圓尺寸不再受到限制。“該策略確保了爐內(nèi)原料的均勻和充足供應，并解決了之前晶圓尺寸的限制。我們還可以做更大的，但是12英寸是最常用的尺寸。”劉開輝說。實驗設計將過渡金屬硫族化合物制備所需的多種前驅體與生長襯底，以“面對面”模式組裝構成單個生長模塊。論文進一步表示，由于生長過程中多種前驅體的有效質量傳輸所需的嚴格條件，TMD晶圓的生產(chǎn)能力通常局限于每批次的單個小片（主要范圍為2至4英寸）。團隊開發(fā)了用于批量生產(chǎn)晶圓級TMD的模塊化生長策略，能夠制造2英寸晶圓（每批次15片）到創(chuàng)紀錄的大尺寸12英寸晶圓（每批次3片）。每個模塊都包含自給自足的本地前驅體供應單元，用于穩(wěn)健的單個TMD晶圓生長，并與其他模塊垂直堆疊以形成集成陣列，從而實現(xiàn)批量生長。此外，這些模塊化單元通過將生產(chǎn)的晶圓級MoS2轉換為各種結構（例如MoSSe Janus結構、MoS2(1?x)Se2x合金化合物以及MoS2-MoSe2平面異質結）而展示了多功能性。新的堆疊方法意味著可以同時生長多層2D材料，從而實現(xiàn)無與倫比的效率和低廉的生產(chǎn)成本。據(jù)悉，松山湖材料實驗室工程團隊已設計相關設備，現(xiàn)在每臺機器每年可以生產(chǎn)10000片2D晶圓。2D材料晶圓轉變?yōu)閼眯酒€需工業(yè)技術迭代雖然晶圓已經(jīng)成功制造，但將它們轉變?yōu)榭蓱玫男酒匀恍枰獜碗s的設計和雕刻，例如光刻和沉積。但劉開輝對未來充滿信心，“正如半導體行業(yè)的歷史所表明的那樣，迭代是關鍵，一些障礙可能會通過工業(yè)精煉來克服。”現(xiàn)有的微加工技術需要進一步探索和優(yōu)化，以使2D半導體材料的物理特性與硅基技術相匹配。劉開輝表示，“臺積電、英特爾和三星等領先的半導體公司正在大力投資研發(fā)。2D半導體從實驗室到工業(yè)應用存在過渡階段。在國家自然科學基金委員會的支持下，中國高度重視相關技術的研發(fā)。業(yè)界相信這種新材料將在未來發(fā)揮至關重要的作用，但其采用的時機取決于硅的局限性何時成為重大痛點。”四維圖新指出，上述專利的取得是公司及下屬公司堅持持續(xù)創(chuàng)新的新成果，上述專利的取得不會對公司近期生產(chǎn)經(jīng)營產(chǎn)生重大影響，但有助于完善公司知識產(chǎn)權保護體系，充分發(fā)揮自主知識產(chǎn)權優(yōu)勢，并形成持續(xù)創(chuàng)新機制，提升公司的核心競爭力。1.中國之外,美國限制英偉達向中東國家出口AI芯片4.美延長韓臺芯片管制豁免期政策已定 “無期限”或有可能5.傳小米獲準生產(chǎn)電動汽車,目標明年生產(chǎn)10萬輛6.美國將27個中國實體從“未經(jīng)驗證”清單剔除,商務部回應
7.創(chuàng)10年最大跌幅!2023年全球半導體設備投資將年減16%8.狠砸1億英鎊！英國首相蘇納克計劃購入數(shù)千顆AI芯片更多新聞請點擊進入愛集微小程序閱讀sTd28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com
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