突破芯片“电气瓶颈”：韩国团队成功研发新型二维半导体结构，实现电流无阻碍流动

7月13日，韩国科学技术研究院（KAIST）与成均馆大学联合研究团队正式宣布，成功开发出一种新型半导体结构，使电流在二维材料中能够实现无阻碍地流动。这一突破性成果有效解决了长期困扰芯片行业的“电气瓶颈”问题，有望大幅降低下一代半导体器件的接触电阻，为人工智能芯片、超低功耗半导体等前沿领域提供关键技术支撑。

随着芯片电路持续微型化，传统硅半导体正逐渐逼近物理极限，功率损失和热量产生不断增加。在半导体器件中，金属电极与半导体接触的界面会产生接触电阻，导致性能下降。由于单层二维材料本身的缺陷态会将费米能级“钉”在原处，传统更换金属电极的方法难以彻底消除界面势垒，接触电阻长期居高不下。为破解这一难题，联合研究团队另辟蹊径，在仅有几层原子厚度的单层二硒化铂（PtSe₂）薄膜内部，连续构建出半金属区域和半导体区域。这种一体化结构避免了不同材料界面的突变，使两种区域在同一材料内自然衔接，从而允许电流平滑地穿越边界，不再受界面阻挡。

为验证这一创新设计的实际效果，团队利用原子力显微镜（AFM）直接在纳米尺度上观测了薄膜内部的电荷输运行为。观测结果首次证实，当电流从半金属区域流向半导体区域时，流动能够自然持续，没有出现电流路径阻塞或弯曲等“电气瓶颈”现象。此外，团队通过对半导体区域施加电场，成功验证了器件的工作能力，证实电流流动可以在该金属-半导体结结构中被稳定控制，展示了其在下一代电子器件中的巨大潜力。



这项从物理机制上突破半导体器件微型化瓶颈的研究成果，已发表于国际材料科学期刊《Matter》杂志。业内专家指出，该研究属于源头式创新，不再单纯依靠工艺精度去“硬扛”缺陷，而是通过材料本身的特性消除障碍。未来，这项技术一旦实现工程化应用，将为后摩尔时代的芯片设计提供全新的底层逻辑，直接推动AI算力芯片能效跃升，并加速超低功耗边缘计算设备、可穿戴电子产品及超小型医疗传感器的落地普及。