復旦大學成功研發共形六方氮化硼修飾技術

2020-12-05 中國日報網

復旦大學聚合物分子工程國家重點實驗室魏大程團隊經過3年努力，研發成功共形六方氮化硼修飾技術。3月13日，相關研究成果在線發表於《自然—通訊》。專家認為，這項工作將有望為解決晶片散熱問題提供一種介電基底修飾的新技術。

隨著半導體晶片的不斷發展，運算速度越來越快，晶片發熱問題愈發成為制約晶片技術發展的瓶頸，熱管理對於開發高性能電子晶片至關重要。

為此，研究人員開發了一種共形六方氮化硼修飾技術，在最低溫度300攝氏度的條件下，無需催化劑直接在二氧化矽/矽片（SiO2/Si）、石英、藍寶石、單晶矽，甚至在具有三維結構的氧化矽基底表面生長高質量六方氮化硼薄膜。共形六方氮化硼具有原子尺度清潔的範德瓦爾斯介電錶面，與基底共形緊密接觸，不用轉移，可直接應用於二硒化鎢等半導體材料的場效應電晶體。這也是六方氮化硼在半導體與介電襯底界面熱耗散領域的首次應用。

據介紹，晶片散熱很大程度上受到各種界面的限制，其中導電溝道附近的半導體和介電基底界面尤其重要。六方氮化硼是一種理想的介電基底修飾材料，能夠改善半導體和介電基底界面。然而，六方氮化硼在界面熱耗散領域的潛在應用則往往被忽視。

「在這項技術中，共形六方氮化硼是直接在材料表面生長的，不僅完全貼合、不留縫隙，還無需轉移。」魏大程研究員說。這項技術將從嶄新的角度為解決晶片散熱問題提供新思路。

魏大程介紹說，共形六方氮化硼修飾後，二硒化鎢場效應電晶體器件遷移率從2~21平方釐米每伏秒提高到56~121平方釐米每伏秒；界面熱阻（WSe2/h-BN/SiO2）低於4.2×10-8平方米開爾文每瓦，比沒有修飾的界面（WSe2/SiO2）降低了4.55×10-8平方米開爾文每瓦。器件工作的最大功率密度提高了2～4倍，達到4.23×103瓦每平方釐米，高於現有電腦CPU工作的功率密度（約瓦每平方釐米）。

專家表示，這一技術具有普適性，不僅可以應用於基於二硒化鎢材料的電晶體器件，還可以推廣到其他材料和更多器件應用中。（黃辛）

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-019-09016-0

來源：科學網

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