2026年6月1日上午，奥地利维也纳工业大学微电子研究所所长Tibor Grasser教授应邀到我院做了题为“Benchmarking Insulators for Devices Based on 2D Materials”的学术报告。报告会由徐华教授主持，来自陕西师范大学、西北工业大学、西安电子科技大学、西北大学等高校的四十余位师生参与了本次讲座。

  Tibor Grasser教授从晶体管尺寸随摩尔定律不断微缩的历史趋势切入，指出传统硅基CMOS器件在逼近极限尺寸时，由于栅介质的非晶特性以及栅介质/沟道界面处的无序结构，会面临严峻的可靠性问题。二维材料器件凭借其独特的层状堆叠结构，在消除栅介质/沟道界面悬挂键方面展现出巨大潜力。然而，由于缺乏合适的栅介质材料，目前二维材料器件在性能和可靠性上与传统硅基器件仍存在较大差距。基于这一现状，本次报告重点聚焦于二维材料器件的栅介质，探讨与之相关的可靠性挑战以及潜在的前沿解决方案。

  Tibor Grasser教授围绕二维材料器件中一个关键的可靠性问题即回滞效应进行了详细阐述。他总结了回滞效应的不同物理来源：顺时针回滞主要源于栅介质中的缺陷俘获沟道内的载流子，而逆时针回滞则由栅介质缺陷俘获栅极注入的载流子或栅介质内部的离子迁移所引起。他分析了温度、扫描速度、扫描电压等测试条件对回滞行为的影响，并强调只有结合多种测试条件进行综合分析，才能准确理解回滞效应。

  Tibor Grasser教授总结了二维材料器件在选择栅介质时应满足的要求：栅漏电流低、栅介质/沟道界面悬挂键少、栅介质内部缺陷浓度低以及介电常数大。基于这些要求，他指出传统硅基器件中采用的三维结构栅介质与二维材料沟道之间存在大量悬挂键，而二维结构的六方氮化硼栅介质虽能有效消除界面悬挂键，但其介电常数和带隙较小，难以满足器件持续微缩的需求。随后，Tibor Grasser教授介绍了当前为解决上述问题而提出的两种前沿栅介质选择策略。其一是延续硅基材料中利用原生氧化物作为栅介质的思路；其二是采用层状钙钛矿材料或离子化合物作为栅介质，从而减少沟道/栅介质界面的悬挂键，显著提升器件的性能与可靠性。

  Tibor Grasser教授指出识别合适的绝缘材料方面存在着一定的挑战，也提出了一些思考，包括传统ALD制备的3D绝缘体似乎是当前行业关注的重点，但它们是否足够好；哪些具有良好迁移率的二维半导体可以被氧化；小禁带栅介质材料，能否构建nMOS和pMOS器件等问题。并对该领域未来在学术界与产业界的研究方向及潜在突破进行了展望。

       在提问环节，现场听众积极踊跃。大家就“器件中vdW gap对器件的影响”、“栅介质材料的重要性”等话题展开了讨论，Tibor Grasser教授逐一进行了回答。本次讲座为与会师生提供了丰富的二维材料器件物理理论，为后续科研工作提供了重要参考。

撰稿：徐华  审核：刘治科