新华社上海8月8日电（记者董雪、张建松）作为组成芯片的根本元件，晶体管的尺度跟着芯片缩小不断挨近物理极限，其间发挥着绝缘效果的栅介质资料十分要害。中国科学院上海微体系与信息技能研究所研究员狄增峰团队开宣布面向二维集成电路的单晶氧化铝栅介质资料——人工蓝宝石，这样一种资料具有杰出的绝缘功能，即便在厚度仅为1纳米时，也能有用阻挠电流走漏。相关效果8月7日发表于世界学术期刊《天然》。
“二维集成电路是一种新式芯片，用厚度仅为1个或几个原子层的二维半导体资料构建，有望打破传统芯片的物理极限。但由于短少与之匹配的高质量栅介质资料，其实践功能与理论比较尚存较大的不同。”中国科学院上海微体系与信息技能研究所研究员狄增峰说。
狄增峰表明，传统的栅介质资料在厚度减小到纳米等级时，绝缘功能会下降，从而导致电流走漏，添加芯片的能耗和发热量。为应对该难题，团队立异开宣布原位插层氧化技能。
“原位插层氧化技能的中心在于精准操控氧原子一层一层有序嵌入金属元素的晶格中。”中国科学院上海微体系与信息技能研究所研究员田子傲说，“传统氧化铝资料一般呈无序结构，这会导致其在极薄层面上的绝缘功能一会儿就下降。”
详细来看，团队首先以锗基石墨烯晶圆作为预堆积衬底成长单晶金属铝，使用石墨烯与单晶金属铝之间较弱的范德华效果力，完成4英寸单晶金属铝晶圆无损剥离，剥离后单晶金属铝外表出现无缺点的原子级平坦。随后，在极低的氧气氛围下，氧原子逐层嵌入单晶金属铝外表的晶格中，终究得到安稳、化学计量比精确、原子级厚度均匀的氧化铝薄膜晶圆。
狄增峰介绍，团队成功以单晶氧化铝为栅介质资料制备出低功耗的晶体管阵列，晶体管阵列具有十分杰出的功能一致性。晶体管的击穿场强、栅漏电流、界面态密度等目标均满意世界器材与体系路线图对未来低功耗芯片的要求，有望启示业界开展新一代栅介质资料。
