最薄的1.8奈米  迎接全新電晶體奈米片時代

編譯／高晟鈞

開發具有新電子功能的更薄材料一直是半導體行業當中，競爭最為激烈的研究領域之一，這種設備的開發對於鐵電材料尤其重要。鐵電材料具有可以被外部電場反轉極化的能力，這種能力可以用於信息記憶與震動發電上。

然而，有趣的是，隨著設備使用的材料越來越小，他們的物理特性也會隨之改變，尤其當其達到了奈米維度後，這種現象被稱為「尺寸效應」。當到了奈米維度，這些設備中的鐵電特性便會消失。

早在幾年前，便有專家預言過，從2023年開始，包括三星、Intel、台積電等半導體大廠，都將面臨把主力架構從FinFET逐漸轉移至奈米片（Nanosheet）上，才能邁入3奈米甚至是2奈米的世代。這種趨勢來臨的主要原因之一，是因為奈米片結構，可以允許晶片在同樣的空間下，提供更大的驅動電流，是進一步微縮CMOS的關鍵。

近期，由Minoru Osada教授所領導的名古屋大學研究團隊，成功合成了具有鐵電性能的無缺陷BaTiO₃奈米片，厚度為有史以來最薄的1.8奈米。這項發明，代表了縮小鐵電活性薄膜的一個重要突破，更是使設備小型化成為了可能，將為該領域帶來新的特性與應用。

「但是，對於BaTiO₃這種典型的鐵電材料來說，傳統的合成方法很難製造出奈米片。為此，我們有必要開發一種新的合成技術。」Osada博士說道。通常，BaTiO₃的合成需要一的煅燒過程，需要超過1000度攝氏溫度的高溫。然而，我們使用的新工藝，可以在60度的低溫下進行BaTiO₃奈米片的製造，並通過反應時間來控制薄膜的厚度，最終實現了具有2-6個晶格的奈米片合成。

「由於現在技術在材料和工藝方面都已經達到了極限，這項發現將為存儲器和電容器等設備的小型化，奠定重要的基礎，並提高新設備的性能與技術創新。」

資料來源:ScitechDaily

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