中国科学家首创 “蒸笼” 方法 “长出” 高性能晶体管新材料

近年来，随着硅基芯片性能逐步逼近物理极限，开发新型高性能、低能耗半导体材料，成为全球科技研发热点。其中，二维层状半导体材料硒化铟因迁移率高、热速度快等优良性能，被视为有望打破硅基物理限制的新材料。

由北京大学、中国人民大学科研人员组成的研究团队历经四年攻关，首创一种 “蒸笼” 新方法，首次在国际上成功实现高质量硒化铟材料的晶圆级集成制造，并研制出核心性能超越 3 纳米硅基芯片的晶体管器件。但长期以来，硒化铟的大面积、高质量制备未能实现，制约着该材料走向大规模集成应用，成为国际半导体领域的一大技术挑战。

“要制备高质量、性能好的硒化铟，很关键的一步就是要在制备过程中保持硒原子和铟原子数量严格达到 1:1 的比例。” 为此，研究团队创造出一种 “固 - 液 - 固” 相变生长新思路：先将简单制备的低质量、原子排列不规则的非晶硒化铟薄膜，放置于圆形不锈钢容器里，再将固态铟放入容器卡槽，盖盖密封并将其加热，升温后铟形成液态金属密封圈。这一新方法突破了硒化铟从实验室走向工程化应用的关键瓶颈。

北大电子学院研究员邱晨光表示，团队现已制备出直径 5 厘米的硒化铟晶圆，并构建了高性能晶体管大规模阵列，可直接用于集成芯片器件。实验证明，基于二维硒化铟晶圆的集成器件，其优势在关键电学性能指标与能效方面，分别可达 3 纳米硅基芯片的 3 倍和 10 倍。

北大物理学院教授刘开辉认为，这项新成果为开发新一代高性能、低功耗芯片提供了新路径，未来有望广泛应用于人工智能、自动驾驶、智能终端等前沿领域。

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