《Science》刊发北京科技大学重磅成果！

日前

《科学》(Science)

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我校前沿交叉科学技术研究院

最新科研成果

《二维半导体的原子层键合接触》

（Atomic layer bonding contacts in two-dimensional semiconductors）

Science, 390, 6775, 813-818, (2025)

该成果提出了原子层键合的原创学术思想，发展了二维半导体材料原子层精准剪裁和异质外延全新技术，首次实现了二维半导体材料与金属电极的原子层键合，突破了二维半导体材料无法满足硅基集成电路后道制造工艺热预算的关键瓶颈，获得了高温工艺下的最低接触电阻和最优电学输运性能，充分验证了二维半导体材料在未来芯片制造的可行性。

北京科技大学前沿交叉科学技术研究院博士后高丽和博士研究生陈章毅为论文的共同第一作者，张先坤教授、张铮教授、张跃院士为论文共同通讯作者。

成果介绍

在集成电路领域，实现优异的金属与半导体接触性能是器件制造的重大挑战。传统半导体器件制造中，通过强键合的金属与半导体接触界面，构筑达到应用需求的低接触电阻、高热机械稳定性、以及优异的界面热导率/电导率的晶体管器件。然而，对于表面无悬挂键的二维过渡金属硫族化合物（TMDs）材料而言，如何实现与金属电极材料的强键合接触一直是困扰二维半导体材料在先进制程集成电路实现应用突破的关键瓶颈。

图1 原子层键合（ALB）接触的设计与原子结构表征

张跃院士团队以推动二维半导体材料在集成电路工程化应用为导向，针对金属-二维半导体接触问题，创新提出了原子层键合（Atomic layer bonding, ALB）的原创学术思想，通过精准去除二维半导体材料二硫化钼表面的单层硫原子并直接沉积金属电极材料，构筑了稳定的过渡金属单原子层与金属电极单原子层间的接触界面，实现了电子结构和晶格结构的精准调控，成功构筑出兼具强能带耦合和高键合强度的原子层键合接触界面，获得了逼近理论接触极限的、低至70Ωμm的接触电阻和高达400℃的热机械稳定性，达到了国际半导体器件与系统技术路线图（IRDS）中对于高性能电子器件的应用要求。

图2 ALB接触晶体管的性能

原子层键合（ALB）接触作为解决二维半导体与金属电极接触界面问题的全新技术路线，突破了限制二维半导体材料面向工业化发展的关键瓶颈，将有力推动二维半导体器件从实验室向规模化制造发展。

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adz2405

来源：北京科技大学前沿交叉科学技术研究院