新材料量子突破：715万cm²/Vs刷新半导体导电性能纪录

11月26日最新消息，科技媒体eurekalert于11月24日发布研究论文称，科学家团队成功研发出一种新型量子材料。通过在硅晶圆上构建纳米级厚度的压应变锗外延层，其空穴迁移率高达715万cm²/Vs，刷新了IV族半导体电荷传输速度的记录。

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需要说明的是，空穴迁移率是衡量半导体材料导电性能的核心指标之一。它描述了带正电荷的"空穴"（原子失去电子后留下的空位）在电场作用下移动的速率。迁移率越高，意味着电荷移动越快、电阻越小，材料的导电性越优异，据此制造的芯片运行速度更快、能耗更低。

压应变锗是一种经过特殊晶格处理的锗材料。通过在原子层面施加"压力"（压缩应变），改变其晶体结构，从而优化其电学特性。

该研发团队由华威大学物理系半导体研究组负责人Maksym Myronov副教授领衔，通过在硅晶圆顶部精心构建纳米级厚度的压应变锗外延层，创造出名为"硅基压应变锗"（cs-GoS）的量子材料。

研究团队通过对锗层施加精确应变，成功构建出超洁净的晶体结构，使电荷几乎可以无阻力地在其间流动。Maksym Myronov副教授强调，这种新材料将全球领先的迁移率与工业可扩展性相结合，是实现大规模集成电路的关键突破。

测试结果显示，这种新材料的空穴迁移率达到创纪录的715万cm²/Vs，这意味着电荷在其中的移动效率远超传统硅材料。这一特性将让未来芯片运行速度显著提升，同时功耗进一步降低。

加拿大国家研究委员会首席研究员Sergei Studenikin博士表示，这项成果为作为全球电子产业核心的IV族半导体材料树立了新的电荷传输基准，为开发与现有硅技术完全兼容的、更节能的高速电子设备和量子设备开辟了全新路径。

参考文献

Hole mobility in compressively strained germanium on silicon exceeds 7 × 106 cm2V-1s-1