复旦大学成功研发共形六方氮化硼修饰技术

复旦大学高分子分子工程国家重点实验室魏大成团队经过三年的努力，已经成功开发出共形六方氮化硼改性技术。3月13日，相关研究成果在《自然通讯》在线发表。专家认为，这项工作有望为解决芯片散热问题提供一种新的介质基片改性技术。

随着半导体芯片的不断发展，计算速度越来越快，芯片发热问题已经成为制约芯片技术发展的瓶颈。热管理对高性能电子芯片的发展至关重要。

为此，研究人员开发了一种共形六方氮化硼改性技术。在最低温度为300摄氏度的条件下，高质量的六方氮化硼薄膜直接生长在二氧化硅/硅片(二氧化硅/硅)、应时、蓝宝石、单晶硅上，甚至在没有催化剂的三维结构的氧化硅衬底表面上。共形六方氮化硼具有原子级的清洁范德华介电表面，与衬底共形紧密接触，不需要转移，可直接应用于二硒钨等半导体材料的场效应晶体管。这也是六方氮化硼在半导体和介电衬底界面散热领域的首次应用。

据介绍，芯片的散热在很大程度上受到各种界面的限制，其中靠近导电通道的半导体与介质基板之间的界面尤为重要。六方氮化硼是一种理想的介质基片改性材料，可以改善半导体与介质基片之间的界面。然而，六方氮化硼在界面散热领域的潜在应用往往被忽视。

在这种技术中，共形六方氮化硼直接生长在材料表面，它不仅完全没有间隙地结合，而且不需要转移研究员魏大成说。这项技术将从一个全新的角度为解决芯片散热问题提供新的思路。

魏大成说，经过共形六方氮化硼修饰后，二硒钨场效应晶体管器件的迁移率从2~21平方厘米/伏秒提高到56~121平方厘米/伏秒。界面热阻(WSe2/h-BN/SiO2)低于4.2×10-8平方米开尔文每瓦，比未改性界面(WSe2/SiO2)低4.55×10-8平方米开尔文每瓦。该设备的最大功率密度提高了2-4倍，达到每平方厘米4.23×103瓦，高于现有计算机*处理器的功率密度(约瓦每平方厘米)。

专家表示，这项技术是通用的，不仅可以应用于基于二硒化钨材料的晶体管器件，还可以应用于其他材料和更多的器件应用。

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41467-019-09016-0