突破半导体器件功耗瓶颈的光学声子软化理论

本文探讨了半导体器件功耗瓶颈的突破，特别是通过光学声子软化理论来解决高k介电材料在纳米尺度应用中的挑战。研究背景涉及半导体技术的发展历史及面临的物理极限，研究目的是寻找新型高k介电材料以延续摩尔定律。中国科学院半导体研究所的研究团队发现，岩盐矿结构的rs-BeO具有超高介电常数和超大带隙，这一特性来源于晶格相邻氧原子的电子云高度重叠，产生了强烈的库仑排斥力，显著拉升原子间距并降低原子键强度，从而软化了光学声子模。此外，研究还揭示了HfO2和ZrO2薄膜铁电相变的理论起源，为铁电材料在纳米电子器件中的应用提供了新的可能性。结论指出，这种新理论为设计晶体管高k介电层和发展兼容CMOS工艺的超高密度铁电和相变存储等新原理器件提供了新的思路。