新南威尔士大学悉尼团队展示了高 κ 钙钛矿膜如何充当二维晶体管的绝缘体

新南威尔士大学悉尼分校的研究人员开发了一种微小、透明且灵活的材料，可用作晶体管中的新型电介质（绝缘体）组件。

最近发表在《自然》杂志上的研究“高 κ 钙钛矿膜作为二维晶体管的绝缘体”表明了大规模生产二维场效应晶体管的潜力。

这种新材料可以帮助克服纳米级硅半导体生产的挑战，以实现可靠的电容（电荷存储）和高效的开关行为。

在这项研究中，新南威尔士大学材料与制造期货研究所 (MMFI) 的工程师使用独立的单晶钛酸锶 (STO) 膜作为栅极电介质制造了透明的场效应晶体管。他们发现他们的新型微型设备与当前硅半导体场效应晶体管的性能相匹配。

“这项工作的关键创新在于，我们将传统的 3D 块状材料转化为准 2D 形式，而不会降低其特性，”该论文的第一作者黄晶凯博士说。 “这意味着它可以像乐高积木一样自由组装，与其他材料一起为各种新兴和未被发现的应用制造高性能晶体管。”

“制造设备涉及来自不同领域的人。通过 MMFI，我们与二维电子器件领域和半导体行业的专家学者建立了联系，”该论文的合著者张继说。

“第一个项目是制造独立式 STO 并研究其电气特性。随着项目的进展，它演变为使用独立式 STO 制造 2D 晶体管。在 MMFI 建立的平台的帮助下，我们能够一起完成这个项目。”

该团队现在正致力于晶圆级生产。换句话说，他们希望看看这种材料是否可以用来在一个芯片上构建整个计算机的所有电路。

“收集了大量数据集以支持这些二维电子设备的性能，表明该技术有望用于大尺寸晶圆生产和工业应用，”该论文的另一位合著者石俊杰说。

“实现这一目标将使我们能够制造更复杂的电路，其密度更接近商业产品。这是让我们的技术惠及大众的关键一步，”该论文的第一作者黄静凯说。

研究人员还表示，他们的发展是迈向电子和本地制造弹性新时代的有希望的一步。

“由于地缘政治的变化和大流行，我们看到全球半导体供应链出现了更多中断，我们相信这也是澳大利亚在不久的将来利用我们独特的技术加入并加强这一供应链的机会，”黄说。

目前，该技术受到两项澳大利亚临时专利申请的保护，MMFI 和新南威尔士大学希望将知识产权商业化并将其推向市场。

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