Đại học Tokyo tạo màng bán dẫn BCN đơn nguyên tử trên đế 2 inch

Nhóm nghiên cứu Đại học Tokyo đã tạo màng bán dẫn boron-carbon-nitrogen (BCN) chỉ dày một lớp nguyên tử, đồng đều trên toàn bộ đế đường kính 2 inch và xác nhận màng có thể hoạt động như transistor. Đây là kết quả chế tạo vật liệu bán dẫn 2D loại p dày khoảng 0,6 nanomet trên diện tích lớn.

Kết quả nghiên cứu được công bố ngày 30 tháng 9 trên tạp chí khoa học quốc tế Nature. Bài báo cho biết nhóm đã điều chỉnh đường phản ứng của các phân tử nguyên liệu để các nguyên tử boron, carbon và nitrogen tạo thành cấu trúc tinh thể đồng đều. Bài báo trên Nature và thông cáo của Đại học Tokyo ghi nhận kết quả tạo màng đơn lớp trên đế 2 inch.

BCN là vật liệu gồm boron, carbon và nitrogen. Nhóm nghiên cứu cung cấp carbon từ từ trên tinh thể boron nitride vốn không dẫn điện, nhằm hạn chế các nguyên tử carbon kết tụ. Theo nhóm, việc điều chỉnh thời điểm phản ứng của các phân tử nguyên liệu giúp ba nguyên tố phân bố đồng đều trong tinh thể.

Nhóm đã chế tạo transistor hiệu ứng trường từ màng này. Bài báo trên Nature nêu các giá trị đo được gồm độ linh động hạt tải điện 100㎠/V·s và tỷ lệ dòng điện bật/tắt 10⁸. Thông cáo của Đại học Tokyo cho biết đặc tính của 224 thiết bị được chế tạo qua ba lần tăng trưởng riêng biệt cũng đồng đều.

Nghiên cứu mở rộng các ứng viên vật liệu loại p cho chất bán dẫn 2D. Mạch logic 2D cần cả bán dẫn loại n, vận chuyển electron, và loại p, vận chuyển lỗ trống. Phần bình luận trên Nature chỉ ra sự thiếu hụt vật liệu loại p hiệu năng cao là một trở ngại đối với việc hiện thực hóa mạch điện tử 2D bổ sung.

Chain News ABMedia dẫn tin của Nikkei cho biết TSMC đã bắt đầu hỗ trợ nghiên cứu và đặt mục tiêu chế tạo trên wafer 12 inch vào khoảng năm 2031. Đây là thông tin từ một bản tin riêng, tách biệt với kết quả nghiên cứu mà bài báo và Đại học Tokyo công bố về đế 2 inch.

Bài báo có sự tham gia của các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Tokyo, Viện Nghiên cứu Vật liệu Quốc gia Nhật Bản, Đại học Quốc lập Đài Loan, Đại học Quốc lập Dương Minh Giao Thông và Viện Hàn lâm Sinica. Kết quả được xác nhận trong nghiên cứu này là màng BCN đồng đều trên đế 2 inch và hoạt động của transistor.