突破下世代晶片瓶頸！ 台日團隊研發二維半導體登Nature

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長庚大學「前瞻後矽異質材料中心」主任童俊智（左四）領軍台日團隊，突破二維半導體瓶頸，其研究成果登上國際期刊，長庚大學校長湯明哲（右三）也表示肯定。（記者楊綿傑攝）

下世代半導體技術迎來突破！隨著 AI、高效能運算與 3D晶片快速發展，半導體產業正積極尋求能取代傳統矽材料的新世代「二維半導體」。長庚大學攜手台灣、日本跨國研究團隊，成功突破國際長年瓶頸，開發出全球罕見、可晶圓級製造的高遷移率p型「硼碳氮（BCN）」二維半導體，研究成果獲國際頂尖期刊《Nature》刊登，為未來 AI晶片與3D積體電路商用化開創新契機。

此學術成果是由長庚大學「前瞻後矽異質材料中心」主任童俊智領軍，匯聚東京大學、台灣大學、陽明交通大學、中央研究院及等台日頂尖科研機構。研究團隊精準調控硼、碳、氮原子在表面反應中的釋放時序與結合路徑，克服傳統 BCN 合成中碳原子容易形成石墨烯相分離、難以均勻嵌入氮化硼晶格的問題，成功在2吋晶圓上生長出單層BCN的p型半導體材料。該材料結構連續、厚度僅一個原子（約0.5奈米），同時兼具高遷移率及晶圓級均勻性。

長庚大學校長湯明哲表示，校方深耕前瞻材料領域，投入1.5億經費擴增設備與人力，也特聘國際權威童俊智成立「前瞻後矽異質材料中心」，未來將持續整合材料、奈米、光電與化學等跨領域量能，聚焦次世代半導體材料的設計、製程及元件應用，全力打造具國際競爭力的研發基地。

童俊智說明，此次研究成功開發出具備優異效能的晶圓尺度單原子層硼碳氮與化物P型二維半導體元件，為未來超低功耗、高度積體化的次世代晶片發展與商業化應用奠定重要基礎。且此突破並非仰賴昂貴且複雜的製程技術，而是從基礎化學原理出發，整合反應動力學、表面擴散、化學勢、成核理論及鍵結選擇性等關鍵機制，建立精準的材料合成策略。

他分析，二維半導體被視為後摩爾時代與3D單晶積體電路的3D材料平台。但業界長期面臨「高效能、高穩定度且可大面積製備之P型半導體」極度匱乏的困境。多數二維材料容易呈現n型或雙極性傳輸，P型材料則常受限於載子散射、穩定性不足、製程相容性不佳與晶圓尺度均勻性不足，成為核心瓶頸。未來，P型BCN 可望與n型二維半導體整合，形成互補式二維電子元件，進一步應用於 3D 單晶整合、低功耗邏輯電路、先進封裝與後摩爾世代的人工智慧硬體。

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