清華大學又實現技術突破，首個1納米柵極長度電晶體製備成功

原標題：清華大學又實現技術突破，首個1納米柵極長度電晶體製備成功

由於西方國家對我們的技術封鎖，導致我們半導體行業發展受阻，高端晶片製造也受到限制。為了不受限於人，我們在研究光刻機的同時，也在研究除了矽基晶片之外的其他晶片——石墨烯晶片。石墨烯晶片的製造對光刻機的需求不高，可以讓我們避開這個技術瓶頸。並且石墨烯晶片的性能也很好，散熱表現也不錯。

近日，清華大學集成電路學院教授任天令團隊在小尺寸電晶體研究方面取得突破，首次製備出亞1納米柵極長度的電晶體，其具有良好的電學性能。相關成果發表在最新一期《自然》雜誌在線版上。

任天令

任天令團隊巧妙利用石墨烯薄膜超薄的單原子層厚度和優異的導電性能，將其作為柵極，通過石墨烯側向電場來控制垂直的二硫化鉬（MoS2）溝道的開關，從而實現等效的物理柵長為0.34納米，將柵極的尺寸極限進一步縮小到僅一層碳原子的厚度。而現在電晶體的柵極尺寸主要在12納米以上。可以看出，這是跨度非常大的一個突破。且短時間內別人也無法超越。

電晶體作為晶片的核心元器件，越小的柵極尺寸能讓晶片上集成越多的電晶體，並提升性能。但想要實現這麼短的柵極尺寸也是很難的。由於石墨烯本身是平面結構，這就要求溝道是垂直結構，這是其中一個難題。另外石墨烯除了側壁能夠柵控，其表面也能柵控，因此屏蔽石墨烯表面電場也是難點。好在任天令團隊開發出了自氧化鋁層來對石墨烯表面電場進行屏蔽。

但現在還不能實現1納米以下柵長電晶體從實驗室成果走向產業化。任天令說：「1納米以下柵長電晶體只是一個維度的尺寸微縮，未來還需要配合溝道的微縮，而這需要藉助光刻機，比如把溝道尺寸通過極紫外（EUV）光刻進一步微縮到5納米，並進一步實現超大規模的晶片。」

可能有人會問，這種二維薄膜有什麼應用?

我相信大家都在科幻片里看見過「手機手環」，這種柔性電子螢幕就是這種二維薄膜的應用所帶來的，它能讓未來集成電路 更柔軟、更高密度、更透明。相信未來我們有機會實現全柔性的手機、電視、電腦等電子產品。

但研究沒有終點，任天令團隊表示在晶片的研究路上還有更多的挑戰等著他們。