客户成果丨华南师范大学《Nat Commun》用于二维电子器件的等效氧化层厚度小于1 nm的MoO3电介质的可控生长

华南师范大学电子科学与工程学院（微电子学院）霍能杰研究员课题组在二维电子器件领域取得最新进展，该研究成果以“Controllable growth of MoO3 dielectrics with sub-1nm equivalent oxide thickness for 2D electronics”为题发表在Nature Communications上。

在晶体管制造工艺中，栅极绝缘层是目前研究的焦点，二维半导体与高κ介电材料的集成对后硅时代电子器件发展至关重要。发挥二维材料理论性能的关键在于制备无损界面且等效氧化层厚度(EOT)小于1 nm的超薄高κ介质，以突破传统芯片的性能极限。对此，华南师范大学霍能杰研究员课题组李学明等人研究报道了具有层状特性的MoO3介电材料，通过对其介电特性的分析，等效氧化层厚度（EOT）低至0.9 nm，介电常数超过40，并成功应用于二维电子器件。

图1 MoO3纳米片的介电特性。

MoO3纳米片具有优异的电容特性、抗击穿特性、绝缘特性，使得MoO3在芯片制造领域具有非常大的潜力。

图2 采用MoO3作为顶栅介质的高性能MoS2晶体管。

采用MoO3作为高κ栅介质的MoS2晶体管展现出接近108的高开关比、78 mV/dec的低亚阈值摆幅以及低于10-4 A/cm2的漏电流。

图3 垂直堆叠CMOS反相器及高性能二维场效应晶体管基准测试。

通过将n型MoS2与p型WSe2晶体管垂直堆叠，实现了互补金属氧化物半导体(CMOS)反相器，展示了其在高密度数字逻辑电路中的应用潜力。

该工作中通过使用 TuoTuo Technology 紫外无掩模光刻机做了芯片光刻工作 。

华南师范大学电子科学与工程学院（微电子学院）硕士李学明和徐汕坤为文章的共同第一作者，霍能杰研究员为论文的通讯作者。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-61972-y