長庚大學攜手台日團隊突破二維半導體瓶頸 0.5奈米單層材料躍登《Nature》

面對人工智慧（AI）、高效能運算與 3D 晶片的蓬勃發展，全球半導體產業正加速尋求突破物理極限的新世代材料。長庚大學攜手台日頂尖團隊突破二維半導體瓶頸，成功開發出厚度僅約 0.5 奈米的單層材料，卓越成果躍登國際頂尖期刊《Nature》！長庚大學校長湯明哲表示，長庚打造的「前瞻後矽異質材料中心」成功跨越極限，成功跨越國際技術藍圖 2031 年高性能挑戰指標，為台灣在全球次世代半導體關鍵技術布局中搶下最關鍵的一席之地。

長庚大學今(3)日在臺大醫院國際會議中心盛大舉行研究成果發表會。校長湯明哲、工學院院長郭斯彥、化材系主任邱方遒等團隊代表親自出席，共同見證這項為次世代半導體開闢新局的重大突破。長庚大學攜手日本東京大學、臺灣大學、陽明交通大學及中央研究院等國內外頂尖科研機構，成功克服國際長年難以兼顧材料效能與大面積製造的技術瓶頸，開發出全球罕見、具備晶圓尺度高遷移率的 p 型「硼碳氮（BCN）」二維半導體，研究成果已於今年 9 月底正式發表於《Nature》。

湯明哲表示，在追求高效能、省電與智慧化的趨勢下，二維半導體備受全球矚目。半導體如今已邁入後摩爾時代，國際科研競逐的核心在於誰能率先克服新材料的物理極限。長庚大學特聘國際權威童俊智成立「前瞻後矽異質材料中心」，串聯日本東京大學、台大、陽明交大及中研院等頂尖跨國、跨校能量，成功解開困擾全球多年的二維材料難題，充分展現長庚大學在尖端科技研發上的扎實底蘊與領導力。學校將全力支持頂尖科研團隊鏈結全球產學資源，加速技術應用落地。

計畫主持人、長庚大學「前瞻後矽異質材料中心」主任暨特聘教授童俊智指出，過去二維半導體在晶圓級大面積成長時，常面臨缺陷多、載子遷移率偏低的困境。本次研發並非仰賴昂貴且複雜的製程，而是回歸基礎化學反應機制，設計以單甲基胺硼烷（MMAB）與氨硼烷（AB）組成的雙前驅物系統，精準調控硼、碳、氮原子在表面反應中的釋放時序與鍵結路徑，成功克服傳統 BCN 合成中碳原子易析出形成石墨烯相分離、難以均勻嵌入氮化硼晶格的瓶頸。

研究團隊成功在 2 吋晶圓尺度上，生長出結構連續、厚度僅約一個原子（約 0.5 奈米）且兼具高遷移率與均勻性的單層 BCN 材料。其展現出的卓越元件效能，一舉超越「2031 年國際元件與系統技術藍圖（IRDS）」所設定的高性能挑戰指標，為業界追求低功耗、高效能晶片提供了全新且具可行性的材料解方。

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童俊智進一步說明，該項單層 BCN 技術未來可望與 n 型二維半導體整合，廣泛應用於 3D 單晶積體電路、超低功耗邏輯電路以及先進封裝領域，為次世代 AI 晶片與後摩爾世代半導體開創嶄新的發展架構。湯明哲強調，長庚大學透過此次台日跨國產學研的緊密合作攻克極限製程瓶頸，不僅在全球高教科研界寫下里程碑，也為台灣在前瞻半導體核心技術的自主研發實力上再添世界級亮點。