核心技术是怎样赋能国产芯片的（创世界纪录湖南团队取得）
核心技术是怎样赋能国产芯片的（创世界纪录湖南团队取得）超短沟道双层WSe2晶体管的电学性能测试超短沟道双层WSe2晶体管的TEM表征VSe2作为接触电极的双层WSe2短沟道生长调控接下来，团队进一步发展热应力可控产生晶界裂纹技术，控制相邻二维金属晶界间隙尺寸，自然定义了晶体管沟道。由此团队制备了沟道长度低于100nm的短沟道的、由二维金属形成范德华电接触的二维半导体晶体管原型管。在沟道长度为亚100纳米的二维半导体晶体管上，团队普遍实现了大于1.50mA/μm的开态电流密度，特别是在20 nm的双层WSe2晶体管上实现了高达1.72mA/μm的单双层二维半导体晶体管开态电流密度的世界纪录。其中的Ron仅仅为0.50 kΩ·μm，首次证实二维晶体管已经达到取代目前先进制程硅基半导体器件水平。
近日，湖南大学段曦东教授课题组在国际顶级期刊Nature Electronics在线发表题为“Bilayer tungsten diselenide transistors with on-state currents exceeding 1.5 milliamperes perMicrometre”的研究论文。
图源：人民周刊网
段曦东，湖南大学教授，1993年本科毕业于湖南大学化学化工系，博士毕业于湖南大学化学化工学院。从事二维材料制备、光电性质和先进光电功能器件研究，已以第一作者和通讯作者在包括Science，Nature等期刊上发表论文。曾获国家自然科学奖、中国材料研究学会科学技术奖一等奖、中国电子科技十大进展奖、中国半导体十大进展奖等荣誉。
为了验证基于二维半导体晶体管性能确实能够取代或者超越传统硅基半导体，该团队提出使用开态电流密度（Ion）或饱和电流密度提供一种更直接、更可靠的方法来评估二维半导体的实际潜力。在段曦东教授的带领下，团队开发了原位生长金属二维半导体，构筑无损的范德华电接触技术，以此制备二维晶体管，有效避免传统光刻制造或金属集成工艺带来的表面污染、损伤和界面紊乱等问题，有利于表征二维半导体本征性能。
VSe2作为接触电极的双层WSe2短沟道生长调控
接下来，团队进一步发展热应力可控产生晶界裂纹技术，控制相邻二维金属晶界间隙尺寸，自然定义了晶体管沟道。由此团队制备了沟道长度低于100nm的短沟道的、由二维金属形成范德华电接触的二维半导体晶体管原型管。
在沟道长度为亚100纳米的二维半导体晶体管上，团队普遍实现了大于1.50mA/μm的开态电流密度，特别是在20 nm的双层WSe2晶体管上实现了高达1.72mA/μm的单双层二维半导体晶体管开态电流密度的世界纪录。其中的Ron仅仅为0.50 kΩ·μm，首次证实二维晶体管已经达到取代目前先进制程硅基半导体器件水平。
超短沟道双层WSe2晶体管的TEM表征
超短沟道双层WSe2晶体管的电学性能测试
团队的工作以巧妙的实验设计，坚实的实验结果对领域内长期存在的“二维半导体晶体管究竟能否获得比拟或者优于传统硅基半导体晶体管的性能”的疑问做出了肯定的回答，展示了二维半导体材料对于未来电子产品的巨大潜力，必将吸引半导体、芯片领域的专家和产业界、投资界的注意，推动硅基半导体后的新一代二维半导体、芯片技术的发展。
超短沟道双层WSe2晶体管的性能突破
湖南大学化学化工学院段曦东教授是该工作的通讯作者，湖南大学化学化工学院博士研究生吴瑞霞和湖南大学物理与微电子科学学院陶全洋是该工作的第一作者。该工作得到了来自国家自然科学基金、湖南省创新群体项目的资助。
湖南大学化学化工学院办学历史悠久，科研实力强劲。学院的化学、化学工程与技术两个一级学科均为湖南省“十三五”重点学科，二级学科分析化学为国家重点学科与湖南省优势特色重点学科。学院建有“化学生物传感与计量学”国家重点实验室、“生物医学与生命分析化学”国家示范型国际科技合作基地、“化学生物学”国家级学科创新引智基地（“111”基地）等重要研究机构，为师生创造了条件优越的科研与实践教学支撑。
湖大化学化工学院每年承担多项国家重大研究计划、国家自然科学基金重大、重点与面上项目、国家重大军工项目。每年在SCI源刊物发表学术论文300多篇、他引逾2000篇次、获授权国家发明专利20余项。曾获国家自然科学奖6项、国家科技进步奖2项、国家技术发明奖2项。展现着湖南大学化学化工学院强劲的科研创新实力。（相关数据截止2021年11月）
经过多年发展，湖南大学化学化工学院已然成为广大有志青年学习深造和科学研究的理想之地，从这里走出的优秀人才遍布四海，许多优秀学子已经成为知名学者和各行业的精英骨干，为化学化工事业的发展做出了积极贡献。
未来，湖南大学化学化工学院仍将向着建成具有理工融合特色和先进学院文化的国内一流水平的化学化工学院的目标不断前行，为中国化学化工事业发展贡献力量！
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部分素材来源：湖南大学官网、湖南大学新闻网、湖南大学化学化工学院官网、人民周刊网
