复旦大学成功研发共形六方氮化硼修饰技术

 
 
复旦大学成功研发共形六方氮化硼修饰技术  
 

复旦大学聚合物分子工程国家重点实验室魏大程团队经过3年努力，研发成功共形六方氮化硼修饰技术。3月13日，相关研究成果在线发表于《自然—通讯》。专家认为，这项工作将有望为解决芯片散热问题提供一种介基底修饰的新技术。

随着半导体芯片的不断发展，运算速度越来越快，芯片发热问题愈发成为制约芯片技术发展的瓶颈，热管理对于开发高性能子芯片至关重要。

为此，研究人员开发了一种共形六方氮化硼修饰技术，在最低温度300摄氏度的条件下，无需催化剂直接在二氧化硅/硅片（SiO2/Si）、石英、蓝宝石、单晶硅，甚至在具有三维结构的氧化硅基底表面生长高质量六方氮化硼薄膜。共形六方氮化硼具有原子尺度清洁的范德瓦尔斯介表面，与基底共形紧密接触，不用转移，可直接应用于二硒化钨等半导体材料的场效应晶体管。这也是六方氮化硼在半导体与介衬底界面热耗散领域的首次应用。

据介绍，芯片散热很大程度上受到各种界面的限制，其中导沟道附近的半导体和介基底界面尤其重要。六方氮化硼是一种理想的介基底修饰材料，能够改善半导体和介基底界面。然而，六方氮化硼在界面热耗散领域的潜在应用则往往被忽视。

“在这项技术中，共形六方氮化硼是直接在材料表面生长的，不仅完全贴合、不留缝隙，还无需转移。”魏大程研究员说。这项技术将从崭新的角度为解决芯片散热问题提供新思路。

魏大程介绍说，共形六方氮化硼修饰后，二硒化钨场效应晶体管器件迁移率从2~21平方厘米每伏秒提高到56~121平方厘米每伏秒；界面热阻（WSe2/h-BN/SiO2）低于4.2×10-8平方米开尔文每瓦，比没有修饰的界面（WSe2/SiO2）降低了4.55×10-8平方米开尔文每瓦。器件工作的最大功率密度提高了2～4倍，达到4.23×103瓦每平方厘米，高于现有脑CPU工作的功率密度（约瓦每平方厘米）。

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