10月14日上午，由bat365正版唯一官网、集成电路高精尖创新中心、微纳电子器件与集成技术全国重点实验室、bat365正版唯一官网国家集成电路产教融合创新平台、集成电路科学与未来技术北京实验室和“111”计划联合主办的“未名·芯”论坛系列讲座第七十八期在微纳电子大厦525会议室成功举办。本期邀请新加坡科技设计大学的Prof. Kin-Leong Pey带来题为“Study of 2D h-BN and mica dielectrics using nanoscale conductive atomic force microscopy”的精彩讲座。讲座由bat365正版唯一官网贺明研究员主持。

在本次报告中，Pey教授系统介绍了二维介电材料在纳米电子器件中的应用前景，重点讲解了二维六方氮化硼（h-BN）和二维云母的结构与介电特性。h-BN和云母均属于范德华层状介质材料，可通过剥离等方式获得原子级平整的表面。其中，h-BN与石墨烯晶格匹配度较高，界面悬挂键和缺陷较少，同时具有良好的热化学稳定性和机械强度，因而可作为二维半导体器件的重要衬底和栅介质。二维云母则具有透明、柔性、电绝缘、耐高温和表面平整等特点，在存储器、逻辑器件、传感器及光电子器件等领域展现出广阔应用潜力。

Pey教授围绕纳米尺度导电原子力显微镜（C-AFM）研究方法，详细介绍了二维介质材料在不同电应力条件下的缺陷产生、逐渐退化和击穿过程。通过对局域漏电流与随机噪声的监测，可以识别单个或多个陷阱的俘获与释放行为，评估介质中的缺陷数量、材料质量及器件稳定性。报告还分析了实验中探针漂移、应力极性、扫描速率以及击穿位置间距等因素对测量结果的影响，强调开展纳米尺度可靠性研究时必须严格控制实验条件，确保在同一位置进行准确可重复的表征。

Pey教授进一步展示了h-BN在低功耗阻变存储中的应用。研究表明，通过受控方式在h-BN中引入缺陷，可实现具有双极性特征的置位与复位过程，并表现出良好的循环耐久性。随着电应力增强，二维介质会先后经历软击穿和硬击穿。软击穿阶段虽出现局域漏电通道，但器件仍具有一定恢复能力；硬击穿则会形成明显孔洞，并可能引发探针与样品之间的局域熔接，最终导致器件失效。此外，二维云母呈现出不同于传统超薄介质及h-BN的极低击穿电流，为认识二维介质的失效机理提供了新的研究视角。Pey教授指出，如何实现高质量二维介质的大面积制备，并将其可靠集成到半导体制造体系中，仍是推动二维电子器件走向实际应用的关键挑战。

讲座结束后，老师和同学们围绕二维介质材料的缺陷演化、局域击穿机理、阻变开关行为以及器件集成等问题与Pey教授进行了深入交流和探讨。Pey教授结合长期从事器件可靠性和物理失效分析研究的经验，分享了对实验方法、材料质量评估及未来研究方向的思考，为在场师生深入理解二维介质材料的可靠性及其在新型电子器件中的应用带来了深刻启发。