北京大学彭海琳课题组在二维半导体研究中取得重要进展

集微网消息，二维半导体材料被认为是延续摩尔定律的重要路径，然而将高迁移率二维半导体与高介电常数的栅介质有效集成并微缩是电子学领域的一个重要挑战。

近日，北京大学彭海琳课题组建立了高迁移率二维半导体Bi2O2Se的紫外光辅助插层氧化方法，实现了新型自然氧化物单晶栅介质β-Bi2SeO5的可控制备，其介电常数高达22，绝缘性能优异。二维Bi2O2Se/Bi2SeO5基顶栅场效应晶体管的栅介电层等效氧化层厚度（EOT）可微缩至0.41纳米，突破了二维电子器件超薄栅介质集成这一瓶颈。相关研究成果于9月15日在线发表在《自然-电子学》期刊。

北京大学化学与分子工程学院彭海琳教授课题组前期开发了新型高迁移率二维半导体Bi2O2Se，并对其氧化转化及自然氧化物介电层进行了深入研究。并基于二维Bi2O2Se/Bi2SeO5构筑了高性能的场效应晶体管器件和逻辑门电路，课题组近期从二维半导体Bi2O2Se的拉链形层状结构受到启发，借鉴二维材料插层化学，建立了Bi2O2Se的紫外光辅助插层氧化方法，将二维半导体Bi2O2Se原位转化为单晶氧化物栅介质β-Bi2SeO5。

单晶β-Bi2SeO5可用作二维Bi2O2Se基晶体管的理想栅介质，满足业界低功耗器件对栅介质的要求，同时相对于商用HfO2、hBN、CaF2等各种栅介质，在等效厚度与绝缘性方面均具有优势。该项研究成果弥补了二维半导体在超薄栅介质集成方面的短板，对二维电子器件的发展具有重要意义。（校对/陈兴华）