科學家運用新材料 實現小於1奈米半導體技術

南韓基礎科學研究所 (IBS) 團隊開發出亞奈米級半導體邏輯電路技術，實現寬度小於 1 奈米的一維金屬材料在二維電路中應用，作為超小型二維電晶體的閘極電極。此成果標誌著下一代半導體及基礎材料科學的重大突破，已發表於《Nature Nanotechnology》。

據報導，IBS 范德華量子固體中心主任 JO Moon-Ho 領導的研究小組採用了一種新方法，實現寬度小於 1 奈米的一維金屬材料的外延生長。該小組應用此製程開發了二維半導體邏輯電路的新結構。值得注意的是，他們使用一維金屬作為超小型電晶體的柵極電極。

長久以來，摩爾定律作為半導體產業發展的金科玉律，指引著晶體管尺寸的不斷縮小和性能的持續提升。然而，隨著電晶體閘極尺寸逼近物理極限，短溝道效應等難題接踵而至，傳統矽基材料和技術路徑遭遇了前所未有的瓶頸。

在傳統的半導體製造過程中，由於光刻分辨率的限制，將閘極長度減小到幾奈米以下是不可能的。為了解決這個技術問題，研究團隊利用了二維半導體二硫化鉬（MoS2）的鏡面孿晶邊界（MTB）是寬度僅 0.4 奈米的一維金屬。他們用它作為柵電極來克服光刻製程的限制。

這項技術突破的核心在於對材料特性的精準掌控和奈米級製造製程的革新。

報導稱，研究團隊透過精確控制 MoS2 晶體的旋轉角度和外延生長，成功地建構了具有一維金屬特性的 MTB 閘極，其獨特的結構和優異的電學性能為電晶體性能的飛躍提供了可能。這項成果不僅展示了科學家在材料科學和奈米技術領域的深厚功底，更為半導體產業的未來發展注入了新的活力。