我国科学家开发出“人造蓝宝石”！

我国科学家开发出“人造蓝宝石”！

引用

澎湃

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中国科学院上海微系统与信息技术研究所狄增峰研究员团队近日在二维集成电路领域取得重要突破，成功研发出一种新型单晶氧化铝栅介质材料——"人造蓝宝石"。这种材料具有卓越的绝缘性能，未来有望用于开发低功耗芯片。相关研究成果已于7月发表在国际顶级学术期刊《自然》上。

中国科学院上海微系统与信息技术研究所视频截图

传统的栅介质材料在厚度减小到纳米级别时，其与二维半导体沟道材料间的界面特性会导致电流泄漏，增加芯片的能耗和发热量。而单晶栅介质材料虽然能形成完美界面，但通常需要较高的工艺温度，这容易对二维半导体材料造成损伤，也难以达成理想的绝缘效果。

针对这些问题，研究团队开发出了这种新型单晶氧化铝栅介质材料。它即使在厚度仅为1纳米时，也能有效阻止电流泄漏。氧化铝是蓝宝石的主要构成材料，但传统氧化铝材料通常呈无序结构，在极薄层面上的绝缘性能不佳。

为了解决这一问题，团队采用单晶金属插层氧化技术，在室温下精准控制氧原子一层一层地有序嵌入金属元素的晶格中，最终得到了稳定、化学计量比准确、原子级厚度均匀的氧化铝薄膜晶圆。

基于这种新材料，团队成功制备出了低功耗的晶体管阵列。该晶体管阵列不仅具有良好的性能一致性，且晶体管的击穿场强、栅漏电流、界面态密度等关键指标均满足国际器件与系统路线图对未来低功耗芯片的要求，为业界发展新一代栅介质材料提供了重要借鉴。