迄今速度最快能耗最低二維晶體管問世

　　北京大學電子學院彭練矛教授-邱晨光研究員課題組日前制備出10納米超短溝道彈道二維硒化銦晶體管，首次使得二維晶體管實際性能超過Intel商用10納米節點的硅基鰭型晶體管，并將二維晶體管的工作電壓降到0.5V，這也是世界上迄今速度最快能耗最低的二維半導體晶體管。該研究成果以《二維硒化銦彈道晶體管》為題日前在線發表于《自然》。

　　芯片為大數據和人工智能的發展提供源源不斷的動力，芯片速度的提升得益于晶體管的微縮，然而當前傳統硅基場效應晶體管的性能逐漸接近其本征物理極限。受限于接觸、柵介質和材料等方面的瓶頸，迄今為止，所有二維晶體管所實現的性能均不能媲美業界先進硅基晶體管，其實驗結果遠落后于理論預測。

　　對此，團隊在研發過程中實現了三方面技術革新：一是采用高載流子熱速度（更小有效質量）的三層硒化銦作溝道，實現了室溫彈道率高達83%，為目前場效應晶體管的最高值，遠高于硅基晶體管的彈道率（小于60%）；二是解決了二維材料表面生長超薄氧化層的難題，制備出2.6納米超薄雙柵氧化鉿，將器件跨導提升到6毫西·微米，超過所有二維器件一個數量級；三是開創了摻雜誘導二維相變技術，克服了二維器件領域金半接觸的國際難題，將總電阻刷新至124歐姆·微米。

　　研究團隊表示，這項工作突破了長期以來阻礙二維電子學發展的關鍵科學瓶頸，將n型二維半導體晶體管的性能首次推近理論極限，率先在實驗上證明出二維器件性能和功耗上優于先進硅基技術，為推動二維半導體技術的發展注入了強有力的信心和活力。