物理学进展 ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (3): 118-131.doi: 10.13725/j.cnki.pip.2025.03.002
李 鸿 1,徐 琳 2,邱晨光 2,吕 劲 3
LI Hong 1 , XU Lin 2 , QIU Chenguang 2 , LU Jing 3
摘要:
由于严重的短沟道效应,硅基晶体管在栅长小于 10 nm 的时候,不能很好地工作,摩尔定 律面临失效的风险。比起体半导体材料,二维材料具有更好的静电特性和载流子迁移率。密度泛 函理论和非平衡格林函数方法结合的第一性原理量子输运模拟是描述纳米尺度晶体管输运的最精 确的理论工具。基于第一性原理量子输运模拟预测理想状态下的二维材料晶体管的性能优于硅基 晶体管,能够满足国际半导体技术线路图及国际器件和系统线路图未来十年的需求,能延续摩尔 定律到 10 nm 以下栅长。本文介绍了在二维晶体管领域近两年实验上取得的重大突破,包括将 栅极长度缩小到埃米尺度,将电极接触电阻降低到接近理论量子极限,以及制备出高质量的超薄 电介质。当良好的欧姆接触和超薄的介电层同时实现时,在 10 nm 栅长的 InSe 晶体管中观察到 了理论预测的超越硅基晶体管的性能。
中图分类号: