全球首次！国防科大 + 中科院实现 P 型二维半导体晶圆级量产

发布时间：2026-04-10

国防科技大学前沿交叉学科学院联合中国科学院金属研究所团队发布重磅突破：全球首次实现高性能氮化钨硅（WSi₂N₄）P 型二维半导体的晶圆级可控生长，相关成果发表于国际顶级期刊《国家科学评论》。这一突破破解了二维半导体领域 “N 型多、P 型缺” 的结构性失衡，为后摩尔时代自主可控芯片奠定核心材料基础。核心技术突破1. 独创生长工艺，攻克量产瓶颈团队首创液态金 / 钨双金属薄膜衬底
国防科技大学前沿交叉学科学院联合中国科学院金属研究所团队发布重磅突破：全球首次实现高性能氮化钨硅（WSi₂N₄）P 型二维半导体的晶圆级可控生长，相关成果发表于国际顶级期刊《国家科学评论》。这一突破破解了二维半导体领域 “N 型多、P 型缺” 的结构性失衡，为后摩尔时代自主可控芯片奠定核心材料基础。

核心技术突破

1. 独创生长工艺，攻克量产瓶颈

团队首创液态金 / 钨双金属薄膜衬底化学气相沉积（CVD）方法，成功实现单层 WSi₂N₄的晶圆级、掺杂可调可控生长。关键指标实现三大跨越：
  • 畴区尺寸提升至亚毫米级，解决了此前实验室仅能制备微米级碎片的尺寸限制；
  • 生长速率较现有文献值高出约 3 个数量级（近 1000 倍），大幅提升产业化效率；
  • 掺杂浓度可在5.8×10¹² cm⁻² 至 3.2×10¹³ cm⁻²范围内连续可调，精准适配不同芯片场景需求。

2. 性能优异，适配下一代芯片需求

作为高性能 P 型沟道材料，单层 WSi₂N₄具备核心优势：
  • 电学性能：空穴迁移率高、开态电流密度大，满足亚 5 纳米节点芯片对载流子传输的高要求国际科技创新中心；
  • 稳定性：强度高、散热好、化学性质稳定，耐高温耐腐蚀，适配芯片制造复杂工况；
  • 兼容性：与成熟 N 型二维材料完美匹配，补齐二维半导体 “材料短板”，可直接用于构建完整 CMOS 集成电路。

战略意义与自主可控

1. 打破西方技术封锁

长期以来，全球二维半导体领域存在 “N 型材料成熟、P 型材料稀缺” 的结构性失衡，少数西方国家借此垄断技术路径、封锁设备与材料，试图卡控我国芯片发展命脉。此次突破实现从材料配方、核心工艺到生长设备的完全自主可控，从源头切断西方 “卡脖子” 可能。

2. 抢占后摩尔时代制高点

二维半导体被视为替代传统硅基材料的核心候选，而 P 型材料是其规模化应用的关键瓶颈国际科技创新中心。该突破为我国在3nm、2nm 及更先进节点芯片领域实现换道超车提供了关键支撑，直接关联 AI、边缘计算、高端装备等未来产业的底层逻辑。

产业化前景

该成果已具备规模化量产潜力，可在 6 英寸晶圆上实现均匀可控生长，能直接对接现有芯片产线，快速推进产业化落地。后续将进一步推动与 N 型材料的集成验证，加速在高性能低功耗芯片、柔性电子、航天电子等领域的应用转化，重构全球半导体材料竞争格局。

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