近日，微电子学院张建华教授、张磊教授、王震宇副教授团队结合瑞士洛桑联国理工学院（EPFL）Andras Kis教授团队，在Nature Electronics（《天然·电子》）上在线颁发题为Non-volatile memories based on patterned metal–semiconductor heterostructures of niobium disulfide and molybdenum disulfide的钻研论文，王震宇副教授为该论文第一作者。该工作在晶圆级二维资料金属-半导体异质结的规；煽毓怪及其在低功耗非易失存储器中的利用方面获得沉要突破，为后摩尔时期新型信息存储与推算器件的发展提供了全新技术蹊径。

钻研布景：二维资料器件的异质集成面对接触瓶颈

二维过渡金属硫族化合物（TMDCs）因其原子级厚度、优异的电学机能和优良的可扩大性，被以为是突破硅基器件物理极限、一连摩尔定律的沉要候选资料。然而，在现实器件中，二维半导体与传统三维金属电极之间的界面质量较差，往往引入严沉的肖特基势垒和高接触电阻，成为造约器件机能和能效提升的关键瓶颈。

利用二维金属-半导体异质结，形成原子级平坦、无悬挂键的范德华界面以有效抑造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效战术之一。但若何在晶圆尺度上实现高质量、图案化的二维异质结造备，并两全器件集成需要，依然是该领域亟待突破的主题难题。

主题创新：“成长即集成”，晶圆级可图形化的二维金属-半导体的原位成长异质集成

针对上述挑战，钻研团队提出并实现了一种可扩大、通用的晶圆级+图形化二维金属-半导体异质集成步骤，成功在大面积领域内构筑原位NbS?-MoS?异质结。该步骤以金属有机化学气相沉积法（MOCVD）合成的晶圆级单层MoS?为基础，结合光刻图形化、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?在预约义区域内的原位形成与精准定位。这一战术有效预防了传统二维异质结普遍存在的机械转移引入传染、界面不陆续以及地位不成控等问题，同时突破了二维金属难以大面积、规定化集成的技术瓶颈，实现“成长即集成”。

通过精确的图形化节造，钻研团队可能在晶圆上实现金属/半导体结区的清澈界定与高一致性排布，从而在资料层面直接实现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职能调控提供了高度自由度。该战术在保障界面质量和器件机能的同时，兼容现有半导体工艺流程，为二维金属-半导体异质结从概想验证走向晶圆级集成与电路利用提供了关键技术支持。

图1｜NbS?–MoS?图形化异质结的造备与表征。

关键成就：高迁徙率、高良率、长命命非易失存储

钻研人员初次将该类图形化二维异质结同时作为沟路资料与二维接触电极，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，并对其电学机能和靠得住性进行了全面评估。尝试了局批注，相较于传统单一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。所造备的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个器件进行统计，阵列良率高达95.8%，处于国际当先水平。

图2｜基于NbS?–MoS?图形化异质结的场效应晶体管器件。

在非易失存储利用方面，基于该异质结的浮栅晶体管展示出宽编程窗口、陆续可调的电导调造能力以及优异的靠得住性。器件在超过6万次编程脉冲后仍维持不变工作，推算的存储维持功夫约为19年，显示出优良的持久不变性和利用潜力。进一步的器件仿真批注，通过合理的节造氧化层缩放，该类存储器在亚100 nm栅长尺度下仍可维持约14 V的编程窗口，为其在先进工艺节点下的集成提供了沉要理论凭据。

图3｜基于NbS?–MoS?图形化异质结的浮栅存储器件。

图4｜分歧栅长尺度下的滞回个性仿照了局。

沉要意思：面向低功耗存储与可沉构逻辑的二维技术路线

该钻研不仅验证了图形化二维金属-半导体异质结在提升器件机能方面的怪异优势，也展示了其在低功耗非易失存储器和可沉构逻辑电路中的辽阔利用远景。有关成就为二维资料从“单器件机能验证”迈向“可规；缏酚胂低臣伞碧峁┝斯丶С，有望推动新一代低功耗电子器件和二维集成电路技术的发展。

该工作是UU国际(中国区) - 官方网站微电子学院、中瑞先进技术钻研院与瑞士洛桑联国理工学院持久合作的沉要成就之一，体现了中瑞双方在二维资料成长、界面工程及器件物理等方向的深度协同。钻研团队暗示，未来将进一步萦绕晶圆级二维资料的规；毂赣氲凸钠骷利用等方向发展系统钻研，持续推动基础钻研成就向现实利用转化。

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