東京大學研究團隊在直徑2吋的基板上,均勻製成厚度僅一個原子層的硼、碳、氮(BCN)半導體薄膜,並確認其電晶體能運作。這項成果是在大面積基板上製成厚約0.6奈米的p型二維半導體材料。
研究結果於9月30日刊登在國際期刊《自然》(Nature)。論文指出,研究團隊調整原料分子的反應路徑,使硼、碳、氮原子形成均勻的晶體結構。論文與東京大學發布的資料均展示了在2吋基板上製成單層薄膜的結果。
BCN由硼、碳與氮組成。研究團隊在不導電的氮化硼晶體上緩慢供應碳,以減少碳原子聚集;並藉由調整原料分子的反應時機,讓三種元素均勻分布於晶體中。
研究團隊以薄膜製作場效電晶體。論文列出的測量值包括電荷遷移率100㎠/V·s,以及開關電流比10⁸。東京大學表示,在三次不同的薄膜生長過程中製作的224個元件,其特性也呈現一致。
這項研究擴大了二維半導體的p型材料候選範圍。二維邏輯電路需要共同使用傳輸電子的n型半導體,以及傳輸電洞的p型半導體。《自然》的解說指出,高性能p型材料不足,是實現互補式二維電子電路的一項挑戰。
ChainNews ABMedia引述《日本經濟新聞》報導稱,台積電已開始提供研究支援,目標是於2031年前後實現12吋晶圓製程。這項資訊屬於另一則報導,與論文及東京大學發布資料所述的2吋基板研究結果不同。
論文作者來自東京大學、日本物質・材料研究機構、國立臺灣大學、國立陽明交通大學及中央研究院。此次確認的成果為在2吋基板上均勻製成BCN薄膜,並實現電晶體運作。
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