新型二维材料忆阻器实现与CMOS技术低温集成
2025-08-27 15:40
来源:亚利桑那州立大学、阿卜杜拉国王科技大学
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亚利桑那州立大学、阿卜杜拉国王科技大学等机构的研究人员开发出一种新方法,可在与硅基CMOS技术兼容的温度下合成六方氮化硼(hBN)薄膜,并成功制造出性能稳定的忆阻器件。该研究成果已发表于《自然·纳米技术》期刊。通过CMOS兼容PECVD技术制备无转移hBN忆阻器。A)生长过程示意图。B)在25.4毫米硅晶片上(带有一层薄的原生SiO₂层)通过低热预算PECVD技术直接合成hBN的光学图像

二维材料六方氮化硼因其优异的绝缘特性和机械强度,在构建神经形态计算和存内计算系统方面展现出潜力。然而,传统高温合成方法难以与CMOS工艺兼容,且转移过程易引入缺陷。研究团队采用电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积(ECR-PECVD)技术,在低于380摄氏度的温度下实现了高质量hBN薄膜的直接沉积。

该方法制备的多晶hBN薄膜具备良好的晶圆级均匀性,无需转移即可与现有电子器件集成。基于该薄膜制造的忆阻器表现出高良率(约90%)、稳定的多态操作能力(超过16种状态)以及优异的耐久性。研究人员表示:"我们将忆阻器直接集成到工业CMOS测试平台,实现了数百万次编程循环,这标志着向hBN忆阻器晶圆级集成迈出重要一步。"

该突破为二维材料与现有半导体技术的融合提供了新路径,有望推动高性能计算器件的发展。研究团队表示,该方法同样适用于其他二维材料的低温合成与集成。

更多信息: Jing Xie 等,氮化硼忆阻器的片上直接合成,《自然纳米技术》(2025)。期刊信息: 《自然纳米技术》

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