韩国团队用原子替换实现单层晶体管

IT时代网10月16消息称，据Chosun报道，韩国一个研究团队开发出在单层超薄半导体中控制电流的技术，不必再把不同材料多层堆叠。研究成果同日发表于国际学术期刊《科学》，被看作缩小器件尺寸、降低功耗的一条新路径。

韩国国立基础科学研究所（IBS）16日发布消息称，由范德瓦耳斯量子物质研究组组长赵文镐（POSTECH特聘教授）带领的团队，通过选择性替换原子层中特定原子，制造出高性能晶体管。

晶体管是控制电流通断的基础半导体器件，由导电的半导体层、用于控制的绝缘层以及进出电流的电极构成。传统做法是把不同材料薄薄堆叠或贴合在一起，但当半导体薄到仅剩几个原子厚度时，材料贴合过程容易损伤接触面并抬高电阻。

团队的解法是改变构成半导体的原子种类。他们在由钨和硒构成的薄半导体中，把硒原子选择性地换成氧、硫或碲，利用替换原子不同带来的性质差异，使其分别表现为导电的半导体、阻断电流的绝缘体，或帮助电流在电极与半导体之间流动的半金属。

通过控制温度与压力，团队成功选择性地改写约0.7纳米厚的原子层，并据此在单层薄膜中实现晶体管的主要部件，无需复杂地贴合多种材料。

性能指标同样突出。让电流增大十倍所需的电压变化为61.3毫伏，接近常规晶体管在室温下约60毫伏的理论极限；电流开与关两种状态的差异超过一千万倍，显示了精确调控电流、减少功耗浪费的潜力。

研究团队计划将该技术放大到晶圆尺寸，并应用于多层半导体垂直堆叠的三维集成电路。赵文镐表示，这项研究把原子级材料操控技术与现代半导体技术连接起来，为后续半导体创新开辟了路径。

编辑：林一舟