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颠末数十年成长，半导体工艺制程不竭迫近亚纳米物理极限，保守硅基集成电路难以依托进一步缩小晶体管面内尺寸来延续摩尔定律。成长垂直架构的多层互连CMOS逻辑电路，从而取得三维集成手艺的冲破，是国际半导体范畴积极探访的新路径之一，多家半导体公司争相发布相干研究打算。　　因为硅基晶体管束备工艺采取单晶硅概况离子注入的体例，很难实此刻一层离子注入的单晶硅上方再次发展或转移单晶硅。固然能够经由过程三维空间毗连电极、芯粒等体例提高集成度，可是要害的晶体管一直散布在最底层，没法取得z标的目的的自在度。新材料、或倾覆性道理是以成为备受存眷的主要冲破点。　　近日，在山西年夜学韩拯传授领衔下，中国科学院金属研究所李秀艳研究员、辽宁材料尝试室王华文副研究员、中山年夜学侯仰龙传授、中国科学院年夜学周武传授等介入合作，提出了一种全新的基在界面耦合(理论注解量子效应在此中起到要害感化)的p-搀杂二维半导体方式。该方式采取界面效应的倾覆性线路，工艺简单、结果不变、而且能够有用连结二维半导体本征的优良机能。进一步，操纵垂直堆叠的体例，制备了由14层范德华材料构成、包括4个晶体管的互补型逻辑门NAND和SRAM等器件(如图1所示)。这一立异方式打破了硅基逻辑电路的底层“封印”，基在量子效应取得了三维(3D)垂直集成多层互补型晶体管电路，为后摩尔时期将来二维半导体器件的成长供给了思绪。　　该研究功效以“Van der Waals polarity-engineered 3D integration of 2D complementary logic”为题在2024年5月29日在Nature杂志在线颁发。中国科学院金属研究所郭艺萌、李江旭、山东年夜学詹学鹏、中国科学院年夜学王春雯、上海科技年夜学李敏为论文配合第一作者。山西年夜学韩拯传授、辽宁材料尝试室王华文副研究员、中国科学院金属研究所李秀艳研究员、中山年夜学侯仰龙传授、中国科学院年夜学周武传授为论文的配合通信作者。北京年夜学王润声传授和王子瑞同窗在TCAD仿真方面赐与了撑持、山西年夜学张靖传授和秦成兵传授在测试方面赐与撑持、北京年夜学叶堉传授为本工作供给了CrOCl晶体和测试的协助、上海科技年夜学刘健鹏传授为本文DFT计较供给了支持、山东年夜学陈杰智传授和中国科学院金属研究所孙东明研究员与陈星秋研究员在尝试方面赐与了撑持。该研究获得国度重点研发打算纳米专项、国度天然科学基金(“第二代量子材料的修建与操控”严重研究打算重点项目、面上项目、青年项目)、沈阳材料科学国度研究中间、辽宁材料尝试室、山西年夜学量子光学与光量子器件国度重点尝试室等帮助。图1. 二维半导体“向上”集成互补型逻辑电路SRAM原型器件的实现。