亚纳米尺寸金属材料“生长”有新的方法

该图描述了基于这些边界的大面积二维半导体集成电路(底部)，通过范德华外延生长合成金属一维镜双晶边界(顶部)。图片来源：韩国基础科学研究所

科技日报记者 张佳欣

韩国基础科学研究所范德华量子固体中心的研究小组找到了一种新的方法，实现了一维金属材料的延伸生长，宽度小于1纳米。值得注意的是，它们使用的是一维金属作为超小型晶体管的栅极电极。值得注意的是，它们使用的是一维金属作为超小型晶体管的栅极电极。这项研究于3日在《自然纳米技术》杂志上发表。

网格极电极的宽度和长度取决于半导体器件的集成度。由于光刻分辨率的限制，传统的半导体制造工艺不可能将栅极长度降低到几纳米以下。镜面孪晶边界二维半导体二硫化钼（MTB）它是一维金属，宽度只有0.4纳米，因此，研究人员将其作为栅极电极，可以克服光刻工艺的限制。

通过对现有二维半导体晶体结构进行原子水平控制，研究小组将其转换为一维MTB，实现了一维MTB金属相。这不仅是下一代半导体技术的重大突破，也是基础材料科学的重大突破。它显示了新材料相可以通过人工控制晶体结构大面积合成。

一维MTB晶体管在电路性能方面也有优势。由于设备结构复杂，容易产生寄生电容，导致高集成度电路不稳定，用于硅半导体器件小型化鳍场效应晶体管或全环绕栅极晶体管。相比之下，由于结构简单，栅极宽度极窄，一维MTB晶体管能最大限度地减少寄生电容。

研究人员表示，通过外延生长实现的一维金属相是一种新型材料工艺，可以应用于超小型半导体制造，有望成为未来开发各种低功耗、高性能电子设备的关键技术。