湖南大学物理与微电子科学学院（以下简称“物电院”）刘渊教授团队，通过使用范德华金属集成的方法，实现了超短沟道的垂直场效应晶体管，为半导体器件性能的进一步提升提供了全新的思路。
该项研究成果发表在《自然·电子学》（Nature Electronics）杂志上，湖南大学物电院为第一单位，刘渊教授为通讯作者，物电院研究生刘丽婷为第一作者。
高性能器件的发展，尺寸的持续微缩是必然趋势。然而，近年来，随着器件小型化至纳米尺度，晶体管开始出现迁移率降低、漏电流增大、功耗增加等严重的短沟道效应，这使得传统平行晶体管的微缩方法逼近物理极限。为此，开发新结构的器件引起广大研究者的兴趣。
因为具有天然的短沟道特性，垂直晶体管的研发有望作为一种全新的器件微缩方向。其可以将沟道物理长度缩小至10 nm甚至5 nm以下，而不用依赖于传统的高精度光刻技术。
刘渊教授团队采用低能量的范德华电极集成方式，实现了以二硫化钼作为半导体沟道的薄层甚至单原子层的短沟道垂直器件。研究人员将预制备的金属电极物理层压到二硫化钼沟道的顶部，保留了二维半导体的晶格结构及其固有特性，形成理想的范德华金属-半导体界面。通过对垂直器件进行微缩，垂直晶体管的开关比性能提升了两个数量级。
这种方法还可以运用到其他层状半导体作为沟道上，均实现了小于3 nm厚度的垂直场效应晶体管，证明了范德华电极集成对于垂直器件微缩的普适性。该项研究有望为生产出拥有超高性能的亚3nm级别的晶体管，以及制备其它因工艺水平限制而出现不完美界面的范德华异质结器件，为提升芯片性能提供了一种全新的低能耗解决方案。
据湖南大学公开资料显示，和很多入职湖南大学的85后年轻人一样，刘渊是一名青年教师。他也是2018、2019年入选科瑞唯安高被引学者、2018年《福布斯》中国评选出的“30位30岁以下精英”之一，《麻省理工评论》中国评选出的“35岁科技创新35人”之一。他想要做出理想的半导体器件，让挑战摩尔定律迎来曙光。
来源：湖南大学