在芯片技術(shù)持續(xù)向更小尺寸邁進(jìn)的今天，晶體管的尺寸不斷逼近物理極限，對(duì)柵介質(zhì)材料的性能提出了更高要求。中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所的研究團(tuán)隊(duì)，在狄增峰研究員的帶領(lǐng)下，成功開(kāi)發(fā)出了一種新型單晶氧化鋁柵介質(zhì)材料——“人造藍(lán)寶石”，為二維集成電路的發(fā)展注入了新活力。
傳統(tǒng)氧化鋁材料在極薄的層面上往往因?yàn)闊o(wú)序結(jié)構(gòu)而面臨絕緣性能下降的挑戰(zhàn)。相比之下，人造藍(lán)寶石以其獨(dú)特的單晶結(jié)構(gòu)，展現(xiàn)了顯著的優(yōu)勢(shì)。這種結(jié)構(gòu)不僅提升了電子遷移率，還大幅降低了電流泄漏率，確保了電子在傳輸過(guò)程中的高度穩(wěn)定性。尤為重要的是，即便在僅1納米的超薄厚度下，人造藍(lán)寶石依然能夠有效阻止電流泄漏，這對(duì)于提升芯片能效具有重大意義。
目前，該材料已被成功應(yīng)用于半導(dǎo)體芯片制程中，并與二維材料相結(jié)合，制備出了低功耗的芯片器件。這一創(chuàng)新成果不僅展示了我國(guó)在高端芯片材料研發(fā)領(lǐng)域的實(shí)力，也為智能手機(jī)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、5G通信等多個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步提供了有力支撐。
隨著人造藍(lán)寶石材料在芯片領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，預(yù)計(jì)將在提升設(shè)備能效、延長(zhǎng)電池續(xù)航等方面發(fā)揮重要作用，進(jìn)一步推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。未來(lái)，隨著技術(shù)的不斷成熟和優(yōu)化，人造藍(lán)寶石有望成為芯片制造中不可或缺的關(guān)鍵材料，引領(lǐng)微電子產(chǎn)業(yè)邁向新的高度。
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