由臺灣積體電路制造股份有限公司(臺積電)與新竹交通大學合作組成的研究團隊17日在臺北宣布，在共同進行單原子層氮化硼的合成技術上取得重大突破，成功開發出大面積晶圓尺寸的單晶氮化硼成長技術。該成果將于今年3月在國際知名學術期刊《自然》發表。
研究團隊負責人之一、新竹交通大學教授張文豪介紹，為了提升半導體硅晶片的效能，積體電路中的電晶尺寸不斷微縮，目前即將達到傳統半導體材料的物理極限。因此全球科學家不斷探索新的材料，以解決這一瓶頸。二維原子層半導體材料，厚度僅有0.7納米(1納米為1米的10億分之一)，是目前已知解決電晶體微縮瓶頸的方案之一。
然而，二維半導體僅有原子層厚度，如何使電子在里面傳輸而不受鄰近材料的干擾便成為重要的關鍵技術。單原子層的氮化硼，只有一個原子厚度，是目前自然界最薄的絕緣層，也是被證明可以有效阻隔二維半導體不受鄰近材料干擾的重要材料。過去的技術，一直無法在晶圓上合成高品質單晶的單原子層氮化硼。
據悉，此次聯合研究計劃由臺積電的李連忠博士與張文豪率領，論文主要作者為臺積電的陳則安博士。該項成果成功實現晶圓尺寸的單原子層氮化硼，并結合二維半導體，展示優異的電晶體特性。
計劃成功的關鍵在于研究團隊從基礎科學角度出發，找到氮化硼分子沉積在銅晶體表面的物理機制，進而達成晶圓尺寸單晶氮化硼的生長技術。這種技術的難度相當于將人以小于0.5米的間距整齊排列在整個地球表面上。
據介紹，此次臺積電與新竹交通大學發布的聯合研究成果，是臺灣產業與高校合作登上國際知名學術期刊《自然》的首例，對產業與高校共同進行基礎研究具有指標性意義。(記者查文曄、吳濟海)
