經(jīng)過數(shù)十年發(fā)展，半導體工藝制程已逐漸逼近亞納米物理極限，傳統(tǒng)硅基集成電路難以依靠進一步縮小晶體管面內(nèi)尺寸來延續(xù)摩爾定律。發(fā)展垂直架構(gòu)的多層互連CMOS邏輯電路以實現(xiàn)三維集成技術(shù)的突破，已成為國際半導體領(lǐng)域積極探尋的新方向。
由于硅基晶體管的現(xiàn)代工藝采用單晶硅表面離子注入的方式，難以實現(xiàn)在一層離子注入的單晶硅上方再次生長或轉(zhuǎn)移單晶硅。雖然可以通過三維空間連接電極、芯粒等方式提高集成度，但是關(guān)鍵的晶體管始終被限制在集成電路最底層，無法獲得厚度方向的自由度。新材料或顛覆性原理因此成為備受關(guān)注的重要突破點。
近日，中國科學院大學教授周武課題組與山西大學教授韓拯課題組、遼寧材料實驗室副研究員王漢文課題組、中山大學教授侯仰龍課題組、中國科學院金屬研究所研究員李秀艷課題組等合作，提出了一種全新的基于界面耦合的p型摻雜二維半導體方法。
該方法采用界面效應(yīng)的顛覆性路線，工藝簡單、效果穩(wěn)定，并且可以有效保持二維半導體本征的優(yōu)異性能。在此基礎(chǔ)上，該研究團隊利用垂直堆疊的方式制備了由14層范德華材料組成、包含4個晶體管的互補型邏輯門NAND以及SRAM等器件
據(jù)“ 中國科學院大學”介紹，該研究成果打破了硅基邏輯電路的底層“封印”，基于量子效應(yīng)獲得了三維(3D)垂直集成多層互補型晶體管電路，為后摩爾時代未來二維半導體器件的發(fā)展提供了思路。目前，該項由中國科學家主導的半導體領(lǐng)域新成果登上《自然》雜志。
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