克日，，，，微电子学院张建华教授、张磊教授、王震宇副教授团队联合瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）Andras Kis教授团队，，，，在Nature Electronics（《自然·电子》）上在线揭晓题为Non-volatile memories based on patterned metal–semiconductor heterostructures of niobium disulfide and molybdenum disulfide的研究论文，，，，王震宇副教授为该论文第一作者。。。。。。该事情在晶圆级二维质料金属-半导体异质结的规；；煽匦藿捌湓诘凸姆且资Т娲⑵髦械挠τ梅矫嫒〉弥饕黄疲，，，为后摩尔时代新型信息存储与盘算器件的生长提供了全新手艺路径。。。。。。

研究配景：二维质料器件的异质集成面临接触瓶颈

二维过渡金属硫族化合物（TMDCs）因其原子级厚度、优异的电学性能和优异的可扩展性，，，，被以为是突破硅基器件物理极限、延续摩尔定律的主要候选质料。。。。。。然而，，，，在现实器件中，，，，二维半导体与古板三维金属电极之间的界面质量较差，，，，往往引入严重的肖特基势垒和高接触电阻，，，，成为制约器件性能和能效提升的要害瓶颈。。。。。。

使用二维金属-半导体异质结，，，，形成原子级平整、无悬挂键的范德华界面以有用抑制费米能级钉扎并降低接触势垒，，，，被以为是解决接触问题的有用战略之一。。。。。。但怎样在晶圆标准上实现高质量、图案化的二维异质结制备，，，，并兼顾器件集成需求，，，，仍然是该领域亟待突破的焦点难题。。。。。。

焦点立异：“生长即集成”，，，，晶圆级可图形化的二维金属-半导体的原位生长异质集成

针对上述挑战，，，，研究团队提出并实现了一种可扩展、通用的晶圆级+图形化二维金属-半导体异质集成要领，，，，乐成在大面积规模内修建原位NbS?-MoS?异质结。。。。。。该要领以金属有机化学气相沉积法（MOCVD）合成的晶圆级单层MoS?为基。。。。。。，，，连系光刻图形化、金属选择性沉积以及后续硫化转化等成熟微纳加工工艺，，，，实现了二维金属NbS?在预界说区域内的原位形成与精准定位。。。。。。这一战略有用阻止了古板二维异质结普遍保存的机械转移引入污染、界面不连续以及位置不可控等问题，，，，同时突破了二维金属难以大面积、规则化集成的手艺瓶颈，，，，实现“生长即集成”。。。。。。

通过准确的图形化控制，，，，研究团队能够在晶圆上实现金属/半导体结区的清晰界定与高一致性排布，，，，从而在质料层面直接完成器件级接触结构的设计，，，，为后续晶体管与存储器件的结构优化和功效调控提供了高度自由度。。。。。。该战略在包管界面质量和器件性能的同时，，，，兼容现有半导体工艺流程，，，，为二维金属-半导体异质结从看法验证走向晶圆级集成与电路应用提供了要害手艺支持。。。。。。

图1｜NbS?–MoS?图形化异质结的制备与表征。。。。。。

要害效果：高迁徙率、高良率、长寿命非易失存储

研究职员首次将该类图形化二维异质结同时作为沟道质料与二维接触电极，，，，系统构建了场效应晶体管（FET）及浮栅型场效应晶体管（FGFET）非易失存储器，，，，并对其电学性能和可靠性举行了周全评估。。。。。。实验效果批注，，，，相较于古板简单MoS?器件，，，，引入NbS?-MoS?异质结后，，，，器件接触电阻显著降低，，，，晶体管的开态电流最高提升约9倍。。。。。。所制备的FET器件在单层MoS?系统中实现了最高77 cm?·V??·s??的迁徙率，，，，并对144个器件举行统计，，，，阵列良率高达95.8%，，，，处于国际领先水平。。。。。。

图2｜基于NbS?–MoS?图形化异质结的场效应晶体管器件。。。。。。

在非易失存储应用方面，，，，基于该异质结的浮栅晶体管展现出宽编程窗口、连续可调的电导调制能力以及优异的可靠性。。。。。。器件在凌驾6万次编程脉冲后仍坚持稳固事情，，，，推算的存储坚持时间约为19年，，，，显示出优异的恒久稳固性和应用潜力。。。。。。进一步的器件仿真批注，，，，通过合理的控制氧化层缩放，，，，该类存储器在亚100 nm栅长标准下仍可坚持约14 V的编程窗口，，，，为其在先进工艺节点下的集成提供了主要理论依据。。。。。。

图3｜基于NbS?–MoS?图形化异质结的浮栅存储器件。。。。。。

图4｜差别栅长标准下的滞回特征模拟效果。。。。。。

主要意义：面向低功耗存储与可重构逻辑的二维手艺蹊径

该研究不但验证了图形化二维金属-半导体异质结在提升器件性能方面的奇异优势，，，，也展示了其在低功耗非易失存储器和可重构逻辑电路中的辽阔应用远景。。。。。。相关效果为二维质料从“单器件性能验证”迈向“可规；；缏酚胂低臣伞碧峁┝艘χС郑，，，有望推动新一代低功耗电子器件和二维集成电路手艺的生长。。。。。。

该事情是我校微电子学院、中瑞先进手艺研究院与瑞士洛桑联邦理工学院恒久相助的主要效果之一，，，，体现了中瑞双方在二维质料生长、界面工程及器件物理等偏向的深度协同。。。。。。研究团队体现，，，，未来将进一步围绕晶圆级二维质料的规；；票赣氲凸钠骷应用等偏向睁开系统研究，，，，持续推动基础研究效果向现实应用转化。。。。。。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41928-026-01634-z