admin科技日报讯（记者 张强 李思宇 通讯员）人工智能技术快速发展，特别是深度学习、大规模语言模型、边缘计算等快速迭代的前沿领域，对高性能、低功耗芯片的需求越来越大。近日，国防科技大学与中科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及可控掺杂领域取得重大进展，有望为后摩尔时代自主可控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在国际领先期刊《国家科学评论》上。如果把芯片比作一座“城市”，晶体管就相当于内部的“房子”。当晶体管沟道缩小到10纳米以下时，这意味着“房屋”变得过于密集，“城市”已经非常拥挤。这导致两个主要问题：“短通道效应”和“权力墙”。 “短沟道效应”使电流更容易“滑落”，而“功率墙”则导致芯片发热并消耗更多功率。 “这两个问题是相互关联的，使得传统硅基芯片很难实现性能提升。摩尔定律正在接近其物理极限，使得寻找用于半导体芯片的新材料刻不容缓。”论文通讯作者为国防科技大学前沿交叉研究院朱研究员。孟建表示，原子厚的二维半导体因其高迁移率、可调谐带隙和强大的栅极驱动能力而被认为是后摩尔时代芯片材料的主要候选材料。然而，由于自发电子掺杂和费米能级钉扎效应由于晶格缺陷的影响，现有的二维半导体材料体系长期存在N型材料多、P型材料少的结构失衡问题，以及N型材料性能好、P型材料性能差的问题。 “芯片上的晶体管需要一对N型和一对P型才能工作。高性能P型材料的缺乏是限制二维半导体在5纳米以下节点发展的关键。此外，国际半导体领域的激烈竞争也是科技的顶峰。”朱孟健介绍。针对上述问题，中国科学院金属研究所朱孟建、任文才研究员和徐川研究员共同建立了以双金属液态金/钨薄膜为基底的化学气相沉积方法，实现单层WSi2N4（硅钨）的可控生长。n 氮化物）薄膜在晶圆级具有紧密掺杂。新的制造方法允许单晶域尺寸。二维材料达到亚毫米水平，其增长率比文献报道的大约快1000倍。从晶体管性能来看，单层WSi2N4不仅具有高空穴迁移率、大的内态电流密度、高电阻和良好的散热性，而且还具有非常稳定的化学性能，在同类二维材料中表现突出。研究结果表明单层WSi2N4在二维半导体中具有广泛的应用潜力。 CMOS集成电路有望为后摩尔芯片技术开辟新途径。
（编辑：韩璐）
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