近日，国防科技大学和中国科学院金属研究所联合研究团队在新型高性能二维半导体晶圆级生长和可控掺杂领域取得重要突破，有望为后摩尔时代自主可控的芯片技术提供关键材料和器件支撑。相关成果近日在线发表于国际顶级期刊《国家科学评论》。
据介绍，原子级厚度的二维半导体因迁移率高、带隙可调、栅控能力强，被视为后摩尔时代芯片材料的核心候选。然而，晶格缺陷诱导的自发电子掺杂和费米能级钉扎效应，使现有二维半导体材料体系长期呈现N型材料多、P型材料少，以及N型材料性能好，P型材料性能差的结构性失衡问题。
针对上述问题，研究团队建立了以液态金/钨双金属薄膜为衬底的化学气相沉积方法，实现了晶圆级、掺杂可调的单层氮化钨硅薄膜的可控生长。新的制备方法让二维材料的单晶区域尺寸达到了亚毫米级别，生长速率较已有文献报道值高出约1000倍。在晶体管性能方面，单层氮化钨硅不仅空穴迁移率高、开态电流密度大，强度高、散热好，化学性质也很稳定，综合性能在同类二维材料中表现突出。
该研究结果表明，单层氮化钨硅在二维半导体CMOS集成电路中具有广阔的应用前景，有望为后摩尔芯片技术开辟新的途径。
