經(jīng)過(guò)三年的努力，復(fù)旦大學(xué)國(guó)家重點(diǎn)分子工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)大成開發(fā)了一種成功的共形六方氮化硼改性技術(shù)。 3月13日，相關(guān)研究成果在線發(fā)表《自然—通訊》。專家認(rèn)為，這項(xiàng)工作有望為介電基板的改造提供新技術(shù)，以解決散熱問(wèn)題。
隨著半導(dǎo)體芯片的不斷發(fā)展，計(jì)算速度越來(lái)越快，芯片發(fā)熱問(wèn)題成為制約芯片技術(shù)發(fā)展的瓶頸。熱管理對(duì)于開發(fā)高性能電子芯片非常重要。
為此，研究人員開發(fā)出一種保形六方氮化硼改性技術(shù)，該技術(shù)不需要在二氧化硅/硅片（SiO2/Si），石英，藍(lán)寶石，單晶硅上直接使用催化劑，最低溫度為300攝氏度。 。甚至在具有三維結(jié)構(gòu)的氧化硅襯底的表面上生長(zhǎng)高質(zhì)量的六方氮化硼膜。共形六方氮化硼具有通過(guò)原子尺度清潔的范德瓦爾斯電介質(zhì)表面并且與基板緊密接觸，并且可以直接應(yīng)用于半導(dǎo)體材料（例如硒化鎢）的場(chǎng)效應(yīng)晶體管而無(wú)需轉(zhuǎn)移。這也是六方硼工具在半導(dǎo)體和決明基板之間的散熱領(lǐng)域中的首次應(yīng)用。
據(jù)報(bào)道，芯片的散熱很大程度上受到各種界面的限制，并且半導(dǎo)體和導(dǎo)電溝道附近的介電基板之間的界面特別重要。六方氮化硼是理想的介電基板改性材料，其改善了半導(dǎo)體和介電基板之間的界面。然而，六邊形氮化硼在界面散熱領(lǐng)域的潛在應(yīng)用經(jīng)常被忽視。
“在這項(xiàng)技術(shù)中，共形六方氮化硼直接生長(zhǎng)在材料表面，不僅完全順從，而且沒(méi)有間隙，也沒(méi)有轉(zhuǎn)移，”研究員魏大成說(shuō)。該技術(shù)將為從新的角度解決芯片散熱問(wèn)題提供新思路。
魏大成說(shuō)，改性共形六方氮化硼后，二氧化鎢FET器件的遷移率從2平方厘米每平方厘米增加到21平方厘米，達(dá)到每平方厘米56到121平方厘米;界面熱阻（WSe2）/h）-BN/SiO2）小于4.2×10-8平方米開爾文/瓦特，比未改性界面（WSe2/SiO2）低4.55×10-8平方米開爾文每瓦特。器件工作的最大功率密度增加了2到4倍，達(dá)到每平方厘米4.23 x 103瓦，這高于現(xiàn)有計(jì)算機(jī)CPU的功率密度（約瓦/平方厘米）。
專家表示，該技術(shù)具有普遍性，不僅可以應(yīng)用于基于硒化鎢的晶體管器件，還可以應(yīng)用于其他材料和更多器件應(yīng)用。