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我科學家開發(fā)出面向低功耗芯片的絕緣材料

5個月前 來源:科技日報 觀看:107

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實習生 馮妍 科技日報記者 王春Dah即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

記者8日從中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所獲悉,該所狄增峰研究員團隊研發(fā)出面向二維集成電路的單晶氧化鋁柵介質(zhì)材料——人造藍寶石。這種材料具有卓越的絕緣性能,未來可用于開發(fā)低功耗芯片。相關(guān)成果7日發(fā)表在國際學術(shù)期刊《自然》上。Dah即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

二維集成電路采用厚度僅為1個或幾個原子層的二維半導體材料構(gòu)建,是下一代集成電路芯片的理想溝道材料。但由于缺少高質(zhì)量的柵介質(zhì)材料,其實際性能與理論相比尚存在較大差距。Dah即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

“傳統(tǒng)的柵介質(zhì)材料在厚度減小到納米級別時,其與二維半導體溝道材料間的界面特性,會導致電流泄漏,增加芯片的能耗和發(fā)熱量。單晶柵介質(zhì)材料能形成完美界面,但通常需要較高的工藝溫度,易對二維半導體材料造成損傷,也難以達成理想的絕緣效果。”狄增峰說。而他們開發(fā)的單晶氧化鋁柵介質(zhì)材料,即使在厚度僅為1納米時,也能有效阻止電流泄漏。Dah即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

氧化鋁為藍寶石的主要構(gòu)成材料。傳統(tǒng)氧化鋁材料通常呈無序結(jié)構(gòu),在極薄層面上的絕緣性能不佳。團隊采用單晶金屬插層氧化技術(shù),在室溫下精準控制氧原子一層一層地有序嵌入金屬元素的晶格中,最終得到穩(wěn)定、化學計量比準確、原子級厚度均勻的氧化鋁薄膜晶圓。Dah即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

團隊以單晶氧化鋁為柵介質(zhì)材料,成功制備出了低功耗的晶體管陣列。該晶體管陣列不僅具有良好的性能一致性,且晶體管的擊穿場強、柵漏電流、界面態(tài)密度等指標均滿足國際器件與系統(tǒng)路線圖對未來低功耗芯片的要求,有望為業(yè)界發(fā)展新一代柵介質(zhì)材料提供借鑒。Dah即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

責任編輯: 陳可軒

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