臺大與環境部簽署MOU 合作推動淨零轉型與環境韌性建構
臺大與台積電共同合作開發二維原子層材料於下世代半導體元件成果發表於 Nature Communications
更新日期：114年4月23日
大面積單原子層與雙原子層鎢化硒 (WSe2) 材料，並製作成高效能的電晶體元件。
由臺大材料系特聘教授陳俊維研究團隊，與台積電 (TSMC) 共同開發下世代二維原子層材料應用於半導體元件研究，有重大突破。研究團隊共同開發成長大面積單原子層與雙原子層鎢化硒 (WSe2) 材料，並製作成高效能的電晶體元件，此研究成果於近日發表於 Nature Communications。
半導體元件的開發，長久以來一直遵循著摩爾定律 (Moore’s Law)。也就是積體電路上可容納的電晶體數量大約每2年翻1倍，且成本相對恆定。電晶體在摩爾定律的推動下持續提高矽基 (Si) 積體電路 (ICs) 效能，但隨著通道尺度微縮至奈米以下，目前已逐漸接近元件在操作下的物理極限，特別是所衍生出的短通道效應 (short channel effect)，是其中最重要的議題之一。
二維材料因為具有原子層的厚度（小於1奈米），被期待是相當具有潛力的下世代半導體材料，並能夠有效的解決此問題。然而二維半導體材料的成長，特別是大面積高品質的二維材料的成長，目前還是處於開發階段。新興二維半導體材料中最受到廣泛研究的是過渡金屬硫族化合物 (transition metal dichalcogenides, TMDs)，以鉬 (Mo) 和鎢 (W) 二大元素為主，搭配硫族的硫 (S) 與硒 (Se) 元素組合而成。其中傳輸電子的n-型二維半導體MoS2的研究，已有相當多的研究報導。然而目前最需要克服突破的關鍵點之一，即是大面積成長p-型電洞傳輸為主的二維半導體材料。
此研究主要突破過去成長大面積二維材料鎢化硒 (WSe2) 的瓶頸，由臺大與台積電組成的研發團隊，共同開發出具有大面積與低缺陷密度的單原子層與雙原子層鎢化硒 (WSe2) 材料，製作成高效能的p-型電洞傳輸為主的電晶體元件。並發現雙原子層(bilayer)鎢化硒具有更高的載子遷移率 (Mobility)，相當具有發展潛力。此研究成果，對於未來二維材料於下世代半導體的研究，具有相當重要的意義。
此合作研究由臺大研究團隊，包括材料系教授陳俊維，物理系教授邱雅萍，凝態中心研究員張玉明，與台積電研發團隊共同開發。感謝國科會A世代半導體計畫，教育部高教深耕計畫之臺大新穎材料原子級科學研究中心 (AI-Mat) 與台積電JDP合作計畫所支持。
