中国科研团队提出新理论：平衡高介电与宽带隙，助力半导体工艺突破

在集成电路技术持续进步的今天，摩尔定律所揭示的晶体管性能提升已趋近物理极限，而功耗问题则日益凸显。随着晶体管尺寸缩小，功耗并未等比例下降，这成为业界亟待解决的难题。

为应对这一挑战，研究者们探索了新型高k氧化物介电材料和负电容晶体管等技术路径，以降低工作电压功耗。然而，这些路径均面临一个共同难题：如何在提高介电常数的同时保持宽带隙。

以往，科学家们认为高介电常数和宽带隙难以兼得，原因在于强Born有效电荷会导致介电常数与带隙成反比关系。这一认知限制了材料的进一步应用与发展。

近日，中国科学院半导体研究所骆军委团队与宁波东方理工大学魏苏淮教授联手，取得了突破性进展。他们发现岩盐矿结构氧化铍（rs-BeO）异常地同时具有高介电常数和宽带隙，打破了传统认知。

研究团队通过深入分析发现，rs-BeO中Be原子尺寸较小，导致相邻氧原子电子云高度重叠，进而产生强烈的库仑排斥力。这种排斥力拉大了原子间距，降低了原子键强度和光学声子模频率，从而实现了介电常数的显著提升。

基于这一发现，研究团队提出了全新的理论：通过拉升原子键长度来降低原子键强度，进而实现光学声子模的软化。这一理论为解决集成电路中高k介电材料和铁电材料的应用难题提供了新思路，也为发展兼容CMOS工艺的新原理器件指明了方向。

该研究成果已于10月31日在《自然》杂志上发表，引起了学术界的广泛关注。这一发现不仅有望推动集成电路技术的进一步发展，还可能为未来电子器件的设计与开发带来革命性变革。