重磅！湖南大学突破这一芯片技术瓶颈，引发国际关注！

在人工智能、物联网技术快速发展背景下，芯片的计算能力与低能耗要求不断提高，因此开发二维材料集成电路成为提升芯片性能的重要方向之一。近日，湖南大学半导体学院（集成电路学院）和物理与微电子科学学院合作，突破了二维电子器件超薄介电层集成的瓶颈，有望推动二维集成电路的发展。该成果已发表在国际顶级电子学期刊Nature Electronics上。

二维半导体有着化学惰性的表面，通常缺乏悬挂键和亲水基团，这使得超薄介电材料的异质集成面临巨大挑战。同时，为了保持低的晶体管制备温度，栅极介质材料多为非晶态，这导致了高的介质/沟道界面缺陷态密度，造成大的晶体管回滞电压。

因此，寻找新的技术方案来优化二维半导体与栅极介质之间的界面，在不损伤沟道本征性能的前提下，实现高质量栅极界面，对新型半导体器件的构建至关重要。

器件的结构表征和基础性能

湖南大学团队利用范德华集成策略，结合原子尺度二维硫化铪的物性转变，获得了超薄氧化铪介电层和绝对理想的栅介质/半导体界面，去除了栅极缺陷与沟道之间的缺陷耦合，获得了回滞电压低至10 mV、亚阈值摆幅接近理论极限的MoS2顶栅晶体管。基于该晶体管优良的电学性能，组装了或、与、非逻辑门电路，并实现超高的电压增益。

湖南大学刘兴强教授和廖蕾教授、博士后秦文静以及武汉大学何军教授是该工作的共同通讯作者，湖南大学为第一通讯单位。硕士研究生罗鹏飞和博士研究生柳畅为文章共同第一作者。该工作得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金和湖南省自然科学基金等项目的支持。

我们常说的芯片，实际上指的就是一种集成电路，在电子学中是一种将电路（主要包括半导体设备，也包括被动组件等）小型化的方式，并时常制造在半导体晶圆表面上。简单来说，芯片就是半导体上单种或多种集成电路形成的产品。在现代社会中，各种芯片都扮演着“大脑”的作用，甚至可以说，人们日常生活的方方面面都离不开芯片。

作为全国较早开展半导体研究的高校之一，湖南大学于1972年设立了半导体物理与器件专业，历经近五十年的发展，已经成为国内一流、特色鲜明的专业。根植于这一领域的深厚积淀，湖南大学于2021年9月与长沙市签订了重大科创项目，共建长沙半导体技术与应用创新研究院，并于同年10月正式成立半导体学院（集成电路学院），这也是湖南高校成立的首个半导体学院。

研国家之所需，急国家之所急。湖南大学半导体学院（集成电路学院）主要面向集成电路及半导体领域的国家重大需求和湖南省电子信息重点产业的技术及人才需求，以支撑电子科学与技术、集成电路科学与工程等一流学科建设为目标，着力攻克微电子器件的基础性、关键性科学问题，显著提升我国第三代半导体产业的创新力和国际竞争力。

学院目前有“国家第三代半导体技术创新中心（湖南）”“半导体 国家重点实验室”“先进半导体技术与应用教育部工程研究中心”“湖南省新型显示技术国际科技创新合作基地”等多个科研平台，并与国内半导体和集成电路领域知名企业建立了战略合作关系，深入开展产学研用的技术攻关与合作。

面向半导体产业发展的新的机遇和挑战，湖南大学半导体学院（集成电路学院）将围绕新一代半导体技术、第三代半导体与功率器件、集成电路与智能系统、半导体传感器件及系统等四个方向开展科学研究、人才培养和服务社会等工作，助力湖南逐梦“中国芯”，为国家半导体产业发展做出“湖大贡献”！

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本文素材来源：湖南大学官网、新思界网、科普中国、政协云