物资学院研讨团队在低介电常数材料研讨中取得首要停顿

ON2021-01-05文章来历 物资迷信与手艺学院CATEGORY动静

物资迷信与手艺学院王宏达课题组与孙兆茹课题组展开尝试与实际合作,在低介电常数(low k)材料摸索研讨取得首要停顿,研讨功效以“Inorganic Low k Cage-molecular Crystals”为题,在国际着名学术期刊Nano Letters上在线颁发。

图1. 表征α-Sb2O3份子晶体的介电常数

集成电路微芯片中的介电物资,是将来微芯机能可否冲破的关头之一。跟着芯片中的器件尺寸延续减小,单元面积内器件密度不时增大,器件互连导线的电阻和之间电容的互连提早也明显增添;此中电容局部的提早题目须要具备low k性子的绝缘介电材料能力处理;今朝芯片业的low k手艺有用地下降二氧化硅(k ~ 3.7)的k值至2.4,知足今朝支流的7纳米制作工艺,但将来该手艺要撑持标准更小的集成电路微芯片制作,将面对到一些未知手艺困难,这也鞭策了对新型low k材料的摸索和开辟。

图2. Sb4O6类金刚烷笼状份子偶极矩实际计较

今朝,新型low k介电材料的研讨首要集合在轻元素构成的物资。差别于传统或曩昔被报导过的立异手腕,上科大研讨职员操纵化学气相法分解出了由六氧化四锑(Sb4O6)类金刚烷笼状份子自组装而成的二维α相三氧化二锑(α-Sb2O3,俗称锑白)纳米片,在扫描微波阻抗显微镜阐发下,研讨职员发明该材料具备非常低的k值,仅在2.0~2.5之间(图1)。该发明和Sb-O化学键自身具备高偶极矩有很大的抵触,申明操纵笼状份子晶体布局,重元素构成的化合物也能成为将来low k介电材料。研讨职员进一步经由过程古代极化实际计较发明,Sb4O6笼状份子布局上的高度对称性,和Sb4O6份子间的有序自组装特征,使得该材料具备较低的偶极矩(图2)和总极化率,再加上该份子晶体的份子密度远小于传统low k材料(二氧化硅)的特色,从而致使整体Sb4O6份子晶体具备非常的low k特征。该文章还报导了α-Sb2O3二维纳米片具备约5.6 eV超大光学带隙,可耐受高达550 ℃的低温热不变性,和高达1.4~2.5 MV/cm的优良电击穿强度(图3),这些性子都象征α-Sb2O3能够是一种优良low k介电材料。审稿人对该任务赐与了高度评估。low k笼状份子晶体付诸器件的利用远景普遍,有待研讨职员将来更周全、深切的摸索。

图3. 表征电击穿强度器件,该器件制备于软纳米平台

上海科技大学为本论文功效独一实现单元。文章第一作者彭俊为王宏达课题组2017级硕士生,2020年获上科大硕士学位,今朝在德国攻读博士学位。第二作者濮伟雯为孙兆茹课题组2019级研讨生,担任极化相干的实际计较任务。第三作者陆盛楠为王宏达课题组博士后,出站前任职于软纳米平台,在本论文中担任FEA和sMIM探测。物资学院孙兆茹传授、王宏达传授为论文配合通信作者。本论文中材料表征和器件机能研讨获物资学院软纳米平台、电镜中间和阐发测试中间配合撑持;该研讨取得上科大启动基金撑持。

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