1月7日，应我院邀请，湖南大学刘兴强教授为我院师生作题为“二维晶体管的栅极设计”的学术报告，我院相关教师及研究生参加了报告会。

发展高效栅极有利于解决场效应晶体管按比例缩小所面临的功耗问题，合理设计栅极结构及材料可以实现高性能、低功耗新型半导体晶体管。基于此，刘兴强教授通过范德华集成工艺，成功地实现了在栅极介质与半导体沟道之间构建范德华接触，其间隙达到了5.3埃。得益于HfS2/MoS2范德华接触界面之间存在的～3.9埃原始间距，采用温和的臭氧处理方法，可以使得HfS2非自限性的从上下两面开始氧化。最终，过饱和的氧原子进一步拉大了范德华接触的间隙。实验数据和密度泛函理论计算结果表明，vdW间隙可以削弱介质与半导体沟道层之间的耦合作用，从而在很大程度上保留了晶体管中介质层与沟道层的本征特性。研制出的顶栅晶体管的回滞电压小于10 mV，并具备理想的平均亚阈值摆幅（63.1 mV/dec），非常接近物理极限60 mV/dec。此外，基于该顶栅晶体管优越的饱和特性，设计了逻辑非、或和与门。为在二维半导体上沉积高质量栅极并抑制界面缺陷造成的散射作用提供了可行性方案，有利于研制高性能低功耗电子器件。

会后，刘兴强教授与我院师生就介质层的实现及理论计算模型的构建展开了深入讨论。

专家简介：

刘兴强，湖南大学教授，长江学者-青年学者、湖南省优青。在功耗问题已成为“后摩尔”时代集成电路乃至信息技术发展瓶颈的背景下，主要研究领域面向移动终端对高性能低功耗薄膜电子器件的需求，从晶体管的栅极介质与结构设计、沟道材料物性调控两方面开展研究工作。理论研究了半导体物性及异质界面的分子动力学特性，拓展了介质/沟道范德华间隙，构建了高质量异质界面；研究从器件设计中的根本界面问题出发，通过引入新原理、新结构突破物理极限，构筑了大面积低功耗、高性能薄膜电子器件及逻辑电路。在 Nature Electronics、Adv. Mater.等期刊发表 SCI 论文 73 篇，授权中国发明专利 4 项。主持 2 项国家自然科学基金委面上项目，作为科研骨干参与 2 项科技部重点研发计划，主持国家重点研发计划政府间国际科技创新合作项目。

（物理学院 张随财）