2022年10月27日，英国皇家科学院院士、英国皇家工程院院士、剑桥大学教授John Robertson做客浙江大学海外名师大讲堂，为浙大师生带来一场以“Future Electronic Devices and where New Materials can help”为主题的线上讲座。本次讲座由微纳电子学院张睿教授主持。

    讲座中，John Robertson教授提到在过去的几年里，CMOS芯片尺寸虽然在不断缩小，但是一直限制于相同的材料。面对当前器件尺寸缩小的瓶颈，CMOS芯片运用了许多新型材料，例如使用HfO2作为栅绝缘层和使用Cu作为互连线。在新型材料的研究并不是一帆风顺的，中间会存在很多未成功应用的材料，例如GaAs，当前CMOS芯片是在新的设计和新的材料共同作用下持续发展的。此次讲座中John Robertson教授主要介绍了HKMG（High-K Metal Gate）、GaAs材料、FinFET和NVM（Non-volatile memories）等。

    John Robertson教授作为HKMG技术的发明者，对该技术进行了详细的介绍说明。由于器件尺寸的缩小，栅极氧化层的厚度也随之缩小，2000年氧化层厚度缩小到1.6nm以下，器件存在着很大的泄漏电流，为了解决该问题，使用高介电常数的氧化层可以获得更大的等效氧化层厚度，而使用金属栅极代替多晶硅栅可以有效解决多晶硅栅耗尽的问题。

    在过去的10年里CMOS芯片的性能提升不再仅限于器件尺寸的缩小，更多是来自于新材料的应用。例如Ⅲ-Ⅴ材料GaAs，John Robertson教授认为GaAs材料并不能成功应用于未来CMOS器件，主要是因为其氧化物和表面状态不佳，其次是GaAs很难应用于3D结构器件。除此之外，可能应用于未来CMOS芯片的材料还包括TMDs（Transition Metal Dichalcogenides）等。

    提问环节中，师生们进行了激烈的讨论，对于新型二维材料在未来的发展前景和John Robertson教授如何发掘HKMG技术等相关问题进行了提问，John Robertson教授对以上问题都进行了耐心且详细的解答。

    本次活动由微纳电子学院和国合处联合主办，共吸引了60余名相关专业的师生线上参与。两个小时的精彩讲座取得了良好的效果，参与师生纷纷表示受益匪浅，希望未来有更多与海外名师学习和交流的机会。

（微纳电子学院供稿）