经过近十年的发展,二维电子学已经取得了巨大进步,但在大面积单晶制备、关键器件工艺、与主流半导体技术兼容性等方面仍存在挑战。
南京大学电子科学与工程学院王欣然教授课题组聚焦上述问题,研究突破二维半导体单晶制备和异质集成关键技术,为后摩尔时代集成电路的发展提供了新思路。相关研究成果近期连续发表在Nature Nanotechnology上。
半导体单晶材料是微电子产业的基石。与主流的12寸单晶硅晶圆相比,二维半导体的制备仍停留在小尺寸和多晶阶段,开发大面积、高质量的单晶薄膜,是迈向二维集成电路的第一步。然而,二维材料的生长过程中,数以百万计的微观晶粒随机生成,只有控制所有晶粒保持严格一致的排列方向,才有可能获得整体的单晶材料。
蓝宝石是半导体工业界广泛使用的一种衬底,在规模化生产、低成本和工艺兼容性方面具有突出的优势。合作团队提出了一种方案,通过改变蓝宝石表面原子台阶的方向,人工构筑了原子尺度的“梯田”。
利用“原子梯田”的定向诱导成核机制,实现了TMDC的定向生长。基于此原理,团队在国际上首次实现了2英寸MoS2单晶薄膜的外延生长。
得益于材料质量的提升,基于MoS2单晶制备的场效应晶体管迁移率高达102.6 cm2/Vs,电流密度达到450 μA/μm,是国际上报道的最高综合性能之一。同时,该技术具有良好的普适性,适用于MoSe2等其他材料的单晶制备,该工作为TMDC在集成电路领域的应用奠定了材料基础。
大面积单晶材料的突破使得二维半导体走向应用成为可能。在第二个工作中,电子学院合作团队基于第三代半导体研究的多年积累,结合最新的二维半导体单晶方案,提出了基于MoS2 薄膜晶体管驱动电路、单片集成的超高分辨Micro-LED显示技术方案。
Micro-LED是指以微米量级LED为发光像素单元,将其与驱动模块组装形成高密度显示阵列的技术。与当前主流的LCD、OLED等显示技术相比,Micro-LED在亮度、分辨率、能耗、使用寿命、响应速度和热稳定性等方面具有跨代优势,是国际公认的下一代显示技术。然而,Micro-LED的产业化目前仍面临诸多挑战。
首先,小尺寸下高密度显示单元的驱动需求难以匹配。其次,产业界流行的巨量转移技术在成本和良率上难以满足高分辨率显示技术的发展需求。特别对于AR/VR等超高分辨应用,不仅要求分辨率超过3000PPI,而且还需要显示像元有更快的响应频率。
合作团队瞄准高分辨率微显示领域,提出了MoS2 薄膜晶体管驱动电路与GaN基Micro-LED显示芯片的3D单片集成的技术方案。团队开发了非“巨量转移”的低温单片异质集成技术,采用近乎无损伤的大尺寸二维半导体TFT制造工艺,实现了1270 PPI的高亮度、高分辨率微显示器,可以满足未来微显示、车载显示、可见光通讯等跨领域应用。
其中,相较于传统二维半导体器件工艺,团队研发的新型工艺将薄膜晶体管性能提升超过200%,差异度降低67%,最大驱动电流超过200 μA/μm,优于IGZO、LTPS等商用材料,展示出二维半导体材料在显示驱动产业方面的巨大应用潜力。
该工作在国际上首次将高性能二维半导体TFT与Micro-LED两个新兴技术融合,为未来Micro-LED显示技术发展提供了全新技术路线。
上述工作分别以 “Epitaxial growth of wafer-scale molybdenum disulfide semiconductor single crystals on sapphire” (通讯作者为王欣然教授和东南大学王金兰教授)和 “Three dimensional monolithic micro-LED display driven by atomically-thin transistor matrix” (通讯作者为王欣然教授、刘斌教授、施毅教授和厦门大学张荣教授)为题, 近期在线发表于Nature Nanotechnology。
一、财经新闻精选
商务部:消费稳健发展的基本面不会改变
商务部副部长兼国际贸易谈判副代表王受文日前在第四届进博会期间举行的“双循环新发展格局下的消费新趋势分论坛”上表示,中国有14亿人口的大市场,有世界规模最大的中等收入群体,居民消费结构正处于持续升级阶段,多层次、多样化需求特征明显,消费市场潜力大、韧性强、活力足,具有广阔的进一步发展空间。尽管当前有疫情影响,但消费稳健发展的基本面不会改变,消费提质升级的总势头不会改变,消费长期向好的大趋势不会改变。
央行上海总部:全面减免支付手续费,缓解小微企业负担
人民银行上海总部公告,各银行在执行减费政策的基础上,主动加大降费范围、简化退费流程、扩大政策惠及对象,切实为小微企业和个体工商户降低成本,减轻负担。经支付宝初步测算,通过减免小微商户网络支付服务费和商家提现手续费两项费用,预计每年减费让利金额可超过40亿元。下一步,将在总行指导下,继续督促辖内金融机构切实落实减费让利政策,通过明察、暗访、约谈等多种形式,确保支付降费政策红利全面惠及市场主体。
第四届进博会:碳中和、“零碳展区”、氢能源汽车成热词
今年是“碳中和”元年,在第四届上海进博会上碳中和、减碳、新能源等成为热门词汇。无论在汽车、装备技术、消费品等展区,到处可以看到“碳中和”的身影,有参展商干脆开设了“零碳展区”,各种氢能源车型亮相,还有“能源低碳及环保技术专区”,全球巨头纷纷宣布碳中和目标愿景,可见绿色环保正越来越深入人心。
“十四五”中国电影发展规划:每年票房过亿元国产影片达50部左右
据国家电影局网站消息,国家电影局近日印发《“十四五”中国电影发展规划》,其中提出,电影创作生产更加繁荣。在电影产量保持稳定的基础上,实现质量显著提升。重点影片创作任务如期完成,多类型多题材多样化创作格局不断完善,每年重点推出10部左右叫好又叫座的电影精品力作,每年票房过亿元国产影片达到50部左右,广大观众对国产电影的满意度持续保持高位。
东部战区:组织兵力在台海方向进行联合战备警巡
东部战区新闻发言人施毅陆军大校表示,11月9日,中国人民解放军东部战区组织兵力在台海方向进行联合战备警巡,进一步检验提升多军兵种联合作战能力。台湾是中国领土一部分,战区部队组织的此次军事行动,是针对有关国家在台湾问题上严重错误言行和“台独”分裂势力活动所采取的,是维护国家主权的必要举措。
(投资顾问:林旭锐,执业证书号S0260615100004)
二、市场热点聚焦
市场点评: 股指表现不温不火,航天军工与半导体板块强势领涨
周二A股各大指数延续小幅震荡反d,总体表现不温不火,截止收盘,沪指上涨0.24%,收报3507.00点,收复3500点整数关口;深证成指上涨0.43%,收报14571.93点;创业板指上涨0.88%,收报3409.94点。两市成交额依然维持在一万亿上方,今日达到1.01万亿元,行业板块多数收涨 ,盘面观察:航天军工、半导体、旅游板块涨幅靠前,煤炭、家电、石油跌幅靠前,全天军工和半导体强势领涨。考虑近期国内消息面整体转暖,加上周末美国通过1.2万亿美元基建法案,海外市场屡创新高,随着后续逆周期政策逐步落地,经济中期修复有望展开。市场短期结构性调整接近尾声,建议逢低关注新能源、半导体、餐饮酒店、军工等板块。股市有风险,投资需谨慎。
(投资顾问 古志雄 注册投资顾问证书编号:S02606611020066)
宏观视点:部门印发《“十四五”全国清洁生产推行方案》
事件:国家发展改革委等十部门印发《“十四五”全国清洁生产推行方案》。方案提出,到2025年工业领域清洁生产全面推行,农业、服务业、建筑业、交通运输业等领域清洁生产进一步深化,清洁生产整体水平大幅提升,能源资源利用效率显著提高,重点行业主要污染物和二氧化碳排放强度明显降低,清洁生产产业不断壮大。到2025年,工业能效、水效较2020年大幅提升,新增高效节水灌溉面积6000万亩。
来源:中国证券报
点评:高层大力扶持清洁能源,对推动我国缓解能源和环境压力,新能源产业转型升级具有重要而积极的意义,政策红利释放,行业发展空间巨大,建议合理逢低布局。
(投资顾问 古志雄 注册投资顾问证书编号:S02606611020066)
光伏行业:光伏产业链价格维持高位,户用光伏加速发展
事件:行情回顾:申万电气设备行业上周上涨2.42%,跑赢沪深300指数1.86个百分点,在申万28个行业中排名第3名。估值方面,截至2021年10月22日,电气设备板块PETTM为53.06倍,电气设备板块PBTTM为6.00倍,中长期仍有较为明显估值提升空间。
来源:东莞证券研报
点评:电气设备行业周观点:10月22日,国家能源局公布,9月,全国户用光伏新增2142.26MW,创今年以来单月新增装机新高,截至2021年9月底,户用光伏累计装机11.68GW,超过2020年全年10.1GW的规模,户用光伏保持加速发展趋势,行业维持高景气度,建议逢低合理关注配置相关行业龙头。
(投资顾问 古志雄 注册投资顾问证书编号:S02606611020066)
三、新股申购提示
2021-11-10暂无新股申购
四、重点个股推荐
参见《早盘视点》完整版(按月定制路径:发现-资讯-付费资讯-早盘视点;单篇定制路径:发现-金牌鉴股-早盘视点)
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