快科技7月9日消息，中科院金属研究所团队取得芯片材料领域重要突破，成功制备出大面积高性能MoSi₂N₄单层单晶晶圆，相关成果已经刊发在《自然·材料》期刊。

现在手机、电脑芯片不断缩小尺寸，传统硅材料做到5纳米以内会出现漏电、性能下滑等难以解决的物理问题。

原子级超薄的二维半导体是公认替代方案，芯片电路需要两种材料搭配使用，一种是n型二维半导体材料，一种是p型二维半导体材料。

目前n型二维半导体材料已经能做成大片晶圆，但兼具高迁移率与优异稳定性的p型二维半导体仍然十分稀缺，实现此类材料的晶圆级单晶生长则更加困难。

单层MoSi2N4单晶晶圆的生长

本次研发的MoSi₂N₄属于p型二维半导体材料体系，早在几年前就由这支团队首创。之前只能做出多晶薄膜，内部缝隙会大幅降低芯片性能，转移加工时还容易破损。

这次研究换用特殊单晶基底，依靠基底表面台阶引导材料统一生长方向，拼接出完整无裂缝的单晶薄膜。

实测数据表现亮眼，材料载流子迁移率达到154cm²V^-1s^-1，用它做成的晶体管开关能力极强，电流输出水平优秀，对比市面上同类二维p型材料，长期使用稳定性高出一大截，在空气中放置很久性能衰减极少。

整套研究还有多家国内顶尖高校、科研院所联合参与，不光产出可用的晶圆成品，还摸索出一套通用制备思路，其他二维材料也能借鉴这套工艺做大尺寸单晶。

业内普遍认为，这款材料兼顾高传输速度、长期稳定和轻薄特性，是未来5纳米以下CMOS芯片的理想沟道材料。

此次突破补齐二维电路长期缺少优质p型材料的短板，对国内半导体底层材料自主发展意义重大。