Desarrollar una nueva estrategia de crecimiento “sólido-líquido-sólido” para preparar películas INSE de alta calidad a nivel de oblea. Crédito: ciencia (2025). Doi: 10.1126/science.adu3803
En un avance de la electrónica de próxima generación, los investigadores del Centro Internacional de Materiales cuánticos de la Universidad de Pekín en colaboración con la Universidad Renmin de China han fabricado con éxito semiconductores de indio (INSE) a escala de obleas. Led by Professor Liu Kaihui, the team developed a novel “solid–liquid–solid” growth strategy that overcomes long-standing barriers in 2D semiconductor manufacturing.
Publicado en Science bajo el título “obleas de selenuro de indio bidimensionales para la electrónica integrada”, el estudiar Demuestra un rendimiento electrónico excepcional, superando todos los dispositivos basados en películas 2D previamente reportados. The fabricated InSe transistors exhibit ultra-high electron mobility and a near-Boltzmann-limit subthreshold swing at room temperature, establishing a new benchmark for 2D semiconductors.
Antecedentes: ¿Por qué inse?
Indium selenide, often referred to as a “golden semiconductor,” offers an ideal combination of properties—low effective mass, high thermal velocity, and a suitable bandgap. Despite these advantages, its wafer-scale integration has remained elusive due to the difficulty of precisely maintaining a 1:1 atomic ratio between indium and selenium during synthesis. Los métodos tradicionales solo han producido copos microscópicos, insuficientes para aplicaciones electrónicas prácticas.
The In–Se system faces challenges due to multiple stable phases and extreme vapor pressure differences between indium and selenium, making it difficult to maintain stoichiometry during growth. Estos problemas obstaculizan la pureza de fase, la calidad del cristal y la estabilidad general del dispositivo.
El equipo del profesor Liu Kaihui desarrolló una nueva estrategia de conversión sólida -líquido -sólida. Este proceso comienza con la deposición de una película delgada inse amorfa en sustratos de zafiro utilizando pulverización de magnetrón. La oblea se encapsula con indio de bajo punto de fusión y se sella dentro de una cavidad de cuarzo.
When heated to approximately 550°C, the indium creates a localized, indium-rich environment that promotes controlled dissolution and recrystallization at the interface. Esta reacción cuidadosamente orquestada da como resultado la formación de películas uniformes y cristalinas de una sola fase. Este método produjo obleas de 2 pulgadas con cristalinidad mundial, pureza de fase y uniformidad de espesor para 2D INSE.
Excelente rendimiento eléctrico de dispositivos de transistores INSE de canal largo (CA) y canal corto (DF). Crédito: ciencia (2025). Doi: 10.1126/science.adu3803
Rendimiento del dispositivo
Using these wafers, the team fabricated large-scale transistor arrays that demonstrated outstanding performance, including an electron mobility of up to 287 cm²/V·s and an average subthreshold swing of 67 mV/dec. Los dispositivos exhibieron un comportamiento excelente a las longitudes de la puerta de menos de 10 nm, caracterizados por una reducción de la barrera inducida por drenaje (DIBL), voltajes de operación más bajos, relaciones de corriente de encendido/apagado mejoradas y transporte balístico eficiente a temperatura ambiente.
Significativamente, los dispositivos superaron las 2037 proyecciones de IRDS para el retraso y el producto de retardo de energía (EDP), posicionando a Inse antes de Silicon en puntos de referencia clave.
This breakthrough opens a new pathway for the development of next-generation, high-performance, low-power chips, which are expected to be applied widely in cutting-edge fields such as artificial intelligence, autonomous driving, and smart terminals in the future. Los revisores de la ciencia han aclamado este trabajo como “un avance en el crecimiento de los cristales”.
Más información: Biao Qin et al, obleas de selenuro de indio bidimensionales para electrónica integrada, ciencia (2025). Doi: 10.1126/science.adu3803
Proporcionado por la Universidad de Pekín
Cita: los semiconductores INSE 2D a escala de oblea logran un rendimiento récord para la electrónica de próxima generación (2025, 30 de julio) Recuperado el 30 de julio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-07-WAFER-SCALE-2D-INSEMICONDUTORS.HTML
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