成功研發(fā)共形六方氮化硼修飾技術(shù)

      成功研發(fā)共形六方氮化硼修飾技術(shù)   

      本校聚合物分子工程國家重點實驗室魏大程團(tuán)隊經(jīng)過3年努力，研發(fā)成功共形六方氮化硼修飾技術(shù)。3月13日，相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《自然—通訊》。專家認(rèn)為，這項工作將有望為解決芯片散熱問題提供一種介電基底修飾的新技術(shù)。

      隨著半導(dǎo)體芯片的不斷發(fā)展，運算速度越來越快，芯片發(fā)熱問題愈發(fā)成為制約芯片技術(shù)發(fā)展的瓶頸，熱管理對于開發(fā)高性能電子芯片至關(guān)重要。

      為此，研究人員開發(fā)了一種共形六方氮化硼修飾技術(shù)，在最低溫度300攝氏度的條件下，無需催化劑直接在二氧化硅/硅片（SiO2/Si）、石英、藍(lán)寶石、單晶硅，甚至在具有三維結(jié)構(gòu)的氧化硅基底表面生長高質(zhì)量六方氮化硼薄膜。共形六方氮化硼具有原子尺度清潔的范德瓦爾斯介電表面，與基底共形緊密接觸，不用轉(zhuǎn)移，可直接應(yīng)用于二硒化鎢等半導(dǎo)體材料的場效應(yīng)晶體管。這也是六方氮化硼在半導(dǎo)體與介電襯底界面熱耗散領(lǐng)域的首次應(yīng)用。

      據(jù)介紹，芯片散熱很大程度上受到各種界面的限制，其中導(dǎo)電溝道附近的半導(dǎo)體和介電基底界面尤其重要。六方氮化硼是一種理想的介電基底修飾材料，能夠改善半導(dǎo)體和介電基底界面。然而，六方氮化硼在界面熱耗散領(lǐng)域的潛在應(yīng)用則往往被忽視。

      “在這項技術(shù)中，共形六方氮化硼是直接在材料表面生長的，不僅完全貼合、不留縫隙，還無需轉(zhuǎn)移。”魏大程研究員說。這項技術(shù)將從嶄新的角度為解決芯片散熱問題提供新思路。

      魏大程介紹說，共形六方氮化硼修飾后，二硒化鎢場效應(yīng)晶體管器件遷移率從2~21平方厘米每伏秒提高到56~121平方厘米每伏秒；界面熱阻（WSe2/h-BN/SiO2）低于4.2×10-8平方米開爾文每瓦，比沒有修飾的界面（WSe2/SiO2）降低了4.55×10-8平方米開爾文每瓦。器件工作的最大功率密度提高了2～4倍，達(dá)到4.23×103瓦每平方厘米，高于現(xiàn)有電腦CPU工作的功率密度（約瓦每平方厘米）。

      專家表示，這一技術(shù)具有普適性，不僅可以應(yīng)用于基于二硒化鎢材料的晶體管器件，還可以推廣到其他材料和更多器件應(yīng)用中。