超薄鐵電電晶體問世 有望成為先進半導體核心技術

在國科會的支持下，臺師大物理系與臺大、陽明交大等組成團隊，發表超薄鐵電電晶體。圖／國科會提供

國科會推動「Å世代前瞻半導體專案計劃」與「尖端晶體材料開發及製作計劃」，日前由國立臺灣師範大學物理系教授藍彥文組成研究團隊，基於二維材料二硫化鉬，成功開發出厚度僅1.3奈米的創新鐵電電晶體（ST-3R MoS2 FeS-FET），解決了傳統鐵電晶體縮小尺寸、降低功耗的難題，有望成爲未來半導體核心技術。

隨科技發展，半導體始終在追求尺寸更小、速度更快的技術。國科會指出，鐵電材料是新興技術選項，可以透過外加電場控制電偶極方向，達到儲存資料的功能。鐵電材料擁有極高的讀寫速度，並能在斷電情況下持續保存資料。

但鐵電電晶體研發過程也正面臨着衆多困難，國科會指出，傳統鐵電電晶體隨元件尺寸減少，電偶極化便會不穩，而還有元件製程極其複雜等問題待解決。

對此，國科會支持臺師大團隊，並結合陽明交大、成大、臺大以及臺灣半導體研究中心等研究能量，成功開發出基於剪切轉變的菱面堆積二硫化鉬鐵電電晶體 （ST-3R MoS2 FeS-FET），藍彥文指出，該鐵電電晶體元件具低讀寫電壓、快速讀寫和高穩定性，而且製程步驟採用了目前在工業界廣泛應用的技術，與工業製程標準高度相容。

藍文彥談到，過去需要記憶體和電晶體串接才能計算，新的研發成果，則是電晶體就同時具備記憶和計算功能，因此縮小尺寸外也能大幅降低功耗，爲先進的半導體制程提供理想方案，未來就看廠商是否有意願採用。

本研究成果已於2023年11月底，正式發表於國際知名學術期刊《自然電子》（Nature Electronics）上。