《Science》刊發北京科技大學重磅成果！

日前

《科學》(Science)

發表了

我校前沿交叉科學技術研究院

最新科研成果

《二維半導體的原子層鍵合接觸》

（Atomic layer bonding contacts in two-dimensional semiconductors）

Science, 390, 6775, 813-818, (2025)

該成果提出了原子層鍵合的原創學術思想，發展了二維半導體材料原子層精準剪裁和異質外延全新技術，首次實現了二維半導體材料與金屬電極的原子層鍵合，突破了二維半導體材料無法滿足硅基集成電路后道制造工藝熱預算的關鍵瓶頸，獲得了高溫工藝下的最低接觸電阻和最優電學輸運性能，充分驗證了二維半導體材料在未來芯片制造的可行性。

北京科技大學前沿交叉科學技術研究院博士后高麗和博士研究生陳章毅為論文的共同第一作者，張先坤教授、張錚教授、張躍院士為論文共同通訊作者。

成果介紹

在集成電路領域，實現優異的金屬與半導體接觸性能是器件制造的重大挑戰。傳統半導體器件制造中，通過強鍵合的金屬與半導體接觸界面，構筑達到應用需求的低接觸電阻、高熱機械穩定性、以及優異的界面熱導率/電導率的晶體管器件。然而，對于表面無懸掛鍵的二維過渡金屬硫族化合物（TMDs）材料而言，如何實現與金屬電極材料的強鍵合接觸一直是困擾二維半導體材料在先進制程集成電路實現應用突破的關鍵瓶頸。

圖1 原子層鍵合（ALB）接觸的設計與原子結構表征

張躍院士團隊以推動二維半導體材料在集成電路工程化應用為導向，針對金屬-二維半導體接觸問題，創新提出了原子層鍵合（Atomic layer bonding, ALB）的原創學術思想，通過精準去除二維半導體材料二硫化鉬表面的單層硫原子并直接沉積金屬電極材料，構筑了穩定的過渡金屬單原子層與金屬電極單原子層間的接觸界面，實現了電子結構和晶格結構的精準調控，成功構筑出兼具強能帶耦合和高鍵合強度的原子層鍵合接觸界面，獲得了逼近理論接觸極限的、低至70Ωμm的接觸電阻和高達400℃的熱機械穩定性，達到了國際半導體器件與系統技術路線圖（IRDS）中對于高性能電子器件的應用要求。

圖2 ALB接觸晶體管的性能

原子層鍵合（ALB）接觸作為解決二維半導體與金屬電極接觸界面問題的全新技術路線，突破了限制二維半導體材料面向工業化發展的關鍵瓶頸，將有力推動二維半導體器件從實驗室向規模化制造發展。

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adz2405

來源：北京科技大學前沿交叉科學技術研究院