突破性科技！臺大研究團隊成功開發晶圓級二維硒化銦半導體

在半導體科技迎來重大突破之際，由北京大學量子材料科學中心與中國人民大學合作的研究團隊，成功開發出晶圓級二維硒化銦(InSe)半導體材料。這項由劉凱輝教授領導的研究成果，日前已刊登於國際頂尖期刊《科學》(Science)。

研究團隊開發出創新的「固-液-固」生長策略，克服了二維半導體製造的長期難題。這種被譽為「黃金半導體」的硒化銦材料，展現出優異的電子效能，重新整理了所有已報導的二維薄膜器件的紀錄。

硒化銦之所以備受矚目，在於其獨特的材料特性：低有效質量、高熱速度以及適中的能隙。然而過去由於銦與硒的原子比例難以精準控制在1:1，傳統方法僅能製作出微米級薄片，無法滿足實際電子應用的需求。

隨著摩爾定律逐漸趨緩，矽材料也接近物理極限，半導體產業亟需尋找替代材料。這項晶圓級硒化銦的成功開發，為下一代更快速、節能且微型化的晶片開闢了新道路。

研究團隊採用創新的固-液-固轉換策略：先在藍寶石基板上沉積非晶態硒化銦薄膜，再以低熔點銦密封於石英腔體中。當加熱至約550°C時，銦會形成區域性富銦環境，促進介面處的控制性溶解與再結晶，最終形成均勻的單晶相硒化銦薄膜。

利用這種方法，團隊成功製作出2英寸的晶圓，其結晶性、相純度與厚度均勻性均創下世界紀錄。基於此晶圓製作的大規模電晶體陣列展現出色效能：電子遷移率高達287 cm²/V·s、平均次臨界擺幅僅67 mV/dec。即使在10奈米以下的閘極長度下，這些元件仍表現出優異特性。

特別值得一提的是，這些元件的延遲時間與能量延遲乘積(EDP)表現，已超越2037年國際半導體技術藍圖(IRDS)的預測目標，顯示硒化銦在關鍵效能指標上已領先傳統矽材料。

這項突破性研究為下一代高效能、低功耗晶片的發展開闢了新途徑，未來可望廣泛應用於人工智慧、自動駕駛與智慧終端等尖端領域。《科學》期刊的審稿人盛讚這項成果是「晶體生長領域的重大進展」。

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