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交大與台積電合成半導體新材料 登頂尖國際期刊

交大與台積電出席科技部研究成果發表會。記者潘乃欣/攝影
交大與台積電出席科技部研究成果發表會。記者潘乃欣/攝影

因應科技發展,電子元件越做越小,交通大學與台積電找到半導體新材料「單晶氮化硼」,並研發出合成此材料的技術,讓積體電路上的電晶體變小,且排得更密,排列尺寸等同於將人以0.5公尺以下的間距排在地球表面上。這項成果本月刊上國際期刊「自然(Nature)」,也是台積電首度登上這本期刊。

台灣去年半導體產值超越南韓、僅次美國,交大電子物理系教授張文豪、台積電技術主任陳則安今天出席科技部研究成果發表會,表示高科技業為提升半導體的效能,設法在逐漸縮小的晶片中,擺放更多的電晶體,以利加快運算速度、降低耗能。不過電晶體尺寸已經縮小到既有材料的物理極限,各界開始找尋新材料來突破。

張文豪說,他們運用的單原子層氮化硼,只有一個原子厚度,是自然界最薄的絕緣體。太薄的材料易受其他材料影響,例如目前最薄的二維原子層半導體材料僅0.7奈米,但在電子傳輸上會受鄰近材料干擾。

不過他說,單原子層氮化硼已被證明能有效阻隔二維半導體,不受鄰近材料干擾,能展現優異的電晶體特性,是適合運用在半導體的材料。

張文豪表示,單原子層氮化硼如果要運用在工業,還須將合成它以提升面積,達到晶圓尺寸。這項成果的突破是開發出大面積晶圓尺寸的「單晶氮化硼」,未來有機會用在先進邏輯製程技術。

張文豪說,科學界近年開始討論氮化硼的應用,不過很多團隊覺得不太可能。但他們以基礎科學理論為基礎,花兩年研究,成功找到氮化硼分子沉積在銅晶體表現的物理機制。這個困難度相當於將人以0.5公尺的間距,整齊排列在整個地球表面上。

科技部次長謝達斌表示,半導體是台灣命脈之一,台灣科技產業發展有賴堅實的基礎科學研究。基礎科研就是台積電的「超前部署」。這項研究是國內產業與學界合作登上全球頂尖學術期刊的首例,對於產學合力做基礎研究,具備指標性意義。

陳則安說,氮化硼除了是很好的絕緣體,也是很好的散熱材料,未來如果投入基礎研究,也有機會做為晶片散熱材料。

半導體 台積電 交大

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