7月22日上午10时，由北京大学集成电路学院和化学与分子工程学院共同举办的“未名·芯”论坛/纳米科技论坛在北京大学化学院A楼A717会议室顺利举行。本次论坛邀请到IEEE Fellow、维也纳科技大学微电子中心主任Tibor Grasser教授为大家带来题为“Insulators for Devices Based on 2D Materials”的精彩讲座。讲座由北京大学集成电路学院王润声教授主持，来自北京大学、上海交通大学、中科院半导体所、北京航空航天大学等高校及研究机构的六十余位师生参与了本次讲座。

Tibor Grasser教授从晶体管尺寸随着摩尔定律不断微缩的历史趋势出发，介绍了传统Si基CMOS器件在极限缩放下由于栅介质非晶特性及栅介质/沟道界面无序结构导致的可靠性问题，进而介绍了二维材料器件因其独特的层状堆叠结构，在消除栅介质/沟道界面悬挂键的巨大潜力，以及由于缺乏合适栅介质材料导致的二维材料器件与传统Si基器件的性能与可靠性放方面仍有较大差距的研究现状。因此本次报告主要聚焦于二维材料器件的栅介质，探讨二维材料栅介质相关的可靠性问题及潜在的前沿解决方案。

Tibor Grasser教授首先针对二维材料器件中的重要可靠性问题回滞效应进行了详细介绍，他总结了不同回滞效应的物理来源，例如顺时针回滞来自于栅介质缺陷俘获沟道载流子而逆时针回滞来自于栅介质缺陷俘获栅极载流子或栅介质中的离子移动。同时他分析了温度、扫描速度、扫描电压等测试条件对回滞效应的影响，进而指出回滞效应的分析需要多种测试条件综合分析。他还介绍了缺陷俘获的非辐射多声子理论及团队开发的栅介质分析开源工具Comphy，为栅介质相关的可靠性研究提供了有力支撑。

其次Tibor Grasser教授总结了二维材料器件中栅介质选择的要求：栅漏电低、栅介质/沟道界面悬挂键少、栅介质内部缺陷浓度低、介电常数大。基于以上要求，他指出传统Si基本的3D结构的SiO₂/HfO₂栅介质和二维材料沟道界面存在较多悬挂键，而2D结构的hBN栅介质虽然克服了界面悬挂键问题，却因介电常数和bandgap较小，难以满足持续尺寸微缩的需求。

Tibor Grasser教授进一步的介绍了目前为解决上述问题的栅介质选择策略的前沿研究。一种是延续Si基材料中原生氧化物SiO₂作为栅介质的思路，例如以Bi₂O₂Se材料为沟道，原生氧化物Bi₂SeO₅为栅介质，另一种是以层状钙钛矿材料如SrTiO₃等或离子化合物材料如CaF₂等，实现减少沟道/栅介质界面悬挂键的减少，进而极大改善器件性能和可靠性。除此之外，Tibor Grasser教授还以石墨烯为例，介绍了一种通过调控缺陷能级和费米能级的相对位置，改善可靠性的有效方法。

最后Tibor Grasser教授强调了选择合适的栅介质材料对于提升二维材料器件性能和可靠性的重要性，并展望了未来在这一领域的学术界和产业界研究方向和潜在突破。

在提问环节，现场听众积极踊跃。大家就“回滞现象及其机制”、“二维材料器件的金半接触”、“二维材料可靠性模拟”等话题展开了讨论，Tibor Grasser教授逐一进行了回答。本次讲座为与会师生提供了丰富二维材料器件的可靠性分析知识，有助于推动二维材料器件栅介质研究的进一步发展。