突破二维半导体接口瓶颈　台湾团队开启后硅时代新契机

　　国科会发布新闻稿表示，手机、计算机甚至未来的AI智能装置，都需要指令周期更快、耗电更低的半导体芯片。然而，传统硅半导体技术，已逐渐逼近物理极限。为了解决这个问题，全世界的科学家都在寻找下一代的半导体材料，而「二维半导体」因为薄到只有原子级厚度，被视为延续摩尔定律，让芯片持续微缩与提升效能的重要关键。

　　在国科会「A世代前瞻半导体技术项目计划」及「晶创台湾：次世代半导体材料与组件整合关键技术」计划支持下，阳明交大电子物理系、中研院应用科学研究中心教授张文豪团队，携手台积电Iuliana Radu博士团队及阳明交大半导体工程学系教授李宗恩，针对二维半导体长期以来面临的「接口问题」提出解决方案，成功开发出高效能的单层二硫化钼(MoS2)顶闸极晶体管，这项突破性成果更登上国际顶尖期刊《Nature Electronics》。

　　二维半导体虽有极致薄的优势，但要让它真正在芯片里发挥作用，仍面临一项关键挑战：为了控制电流，必须在上面铺一层超薄的「闸极介电层」。这就像要在超薄的纸上再铺上一层膜，很容易在过程中破坏到纸张表面，这将导致电子传输受阻(电子散射)，使得组件效能受到严重影响。因此，如何兼顾超薄结构与高速电子传输，一直是国际半导体界难以跨越的高墙。台湾产学研团队的创新之处，并不是去寻找另一种新材料，而是利用「磊晶接口工程」(epitaxial interface engineering)，重新设计了这层「膜」的结构。

　　研究团队利用超高真空技术，先在单层MoS2表面精准铺上一层超薄的铝，再经氧化形成厚度仅约0.42奈米的氧化铝层，作为后续材料生长的高质量基底。这个只有原子级厚度的完美接口，不仅大幅提升二维半导体与介电层之间的质量，更有效降低电子传输阻碍，成功兼顾「超薄」与「跨导」两项关键特性。利用这项技术，团队制作出的晶体管，在极小的尺寸下展现全球领先的跨导表现，同时具备极低漏电流与优异操作稳定性，展现二维半导体组件迈向实际应用的重要潜力。

　　张文豪教授表示，未来二维半导体真正的竞争，不只是材料，而是接口工程。这项技术最大的价值，是建立可广泛应用于不同二维半导体材料的平台技术。未来可望发展出更高速、更低功耗的电子组件，并与现有的半导体制程完美结合，为「后硅时代」的芯片技术奠定重要基础，也再次展现台湾在次世代半导体领域的创新实力与国际竞争力。(2026.08)
 

资料来源：
经济日报20260807/A3
国科会新闻稿20260806