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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室魏大程團(tuán)隊(duì)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(xiàng)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(yùn)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(xiàng)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(xiàng)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。