随着信息技术的飞速发展，半导体芯片作为现代电子设备的核心部件，其性能瓶颈日益明显。传统的硅基芯片性能接近物理极限，迫切需要寻找新型半导体材料以满足未来智能设备对高性能和低能耗的需求。在这一背景下，作为“黄金半导体”的硒化铟（Indium Selenide，简称InSe）因其优异的光电性能和半导体特性，受到了全球科研界的广泛关注。然而，硒化铟的大规模高质量制备长期受限于原子比例难以精准控制，阻碍了其商业化进程。近日，中国科学家团队宣布实现了一项突破性进展，通过创新工艺成功批量生产出具有完美化学计量比的硒化铟晶圆，这将极大推动半导体产业迈向新的高度。该成果由北京大学和中国人民大学的科研人员合作完成，并在权威期刊《科学》（Science）上发表，标志着中国在先进材料制备领域取得世界领先地位。
硒化铟最大的难点在于保持铟和硒元素的理想1:1原子比例。实际生产过程中，微小的比例偏差都会导致晶体结构缺陷，严重影响材料的导电性和稳定性，甚至无法满足集成电路的应用标准。北京大学物理学院的刘凯辉教授指出，之前的技术多采用传统薄膜生长方法，难以精准控制材料成分，晶体性能参差不齐，制约了工业化进阶。针对这一核心难题，研究团队设计了一种全新的制备技术：首先将无定形硒化铟薄膜和固态铟密封加热。在高温环境下，铟原子蒸发并在薄膜边缘形成富铟液态界面，随后通过液相辅助重组，有序生长出晶体排列规整的硒化铟晶体。在此过程中，能够自动调节铟与硒的比例，实现精准的1:1化学计量。
该技术不仅解决了材料本身的组成难题，也兼顾了生产流程的可控性和稳定性，为工业大规模量产铺平道路。量产出的硒化铟晶圆直径达到5厘米，经过严格检测显示具有优异的电子迁移率和载流子寿命，大大优于传统硅基材料性能。随后团队利用这些晶圆成功构建大型二维晶体阵列，实现高性能场效应晶体管，性能稳定且噪声低，完全满足集成电路制造需求。中国人民大学电子学院的邱成光研究员强调，此项成果将为下一代芯片设计提供更加灵活和高效的材料平台，推动智能硬件、人工智能、自动驾驶及物联网设备的普及和升级。相比现有硅芯片，硒化铟芯片不仅在速度上更具优势，其低功耗特性更适合移动计算和边缘智能应用。此外，硒化铟的制备技术突破也将带动相关半导体材料科学和纳米技术的深入发展，促进上下游产业链集成创新，对中国半导体自主研发和产业链安全具有重要战略意义。
国际权威《科学》杂志的同行评审对该研究赞誉有加，认为这是半导体晶体生长领域的一大进步，展现出材料研发与工程应用紧密结合的典范。作为未来信息技术基础设施的关键，半导体材料的进步将直接驱动电子消费品的智能化升级和行业革命。中国团队此次创新工艺不仅反映出国内科研力量的飞跃，也展示了国家推动高科技产业自主创新的坚定决心和执行力。未来，研究团队计划进一步优化晶圆尺寸和良品率，探索硒化铟与其他二维材料的异质结构，拓展其在光电子器件和量子计算等领域的应用潜力。与此同时，期待该技术早日实现产业化落地，为我国半导体产业链注入全新活力，并助力全球半导体技术迈入更高水平。这一里程碑式突破昭示中国半导体材料研发正迈入新纪元，为全球科技进步贡献中国智慧。
随着硒化铟晶圆大规模生产的实现，未来智能终端、自动驾驶汽车以及人工智能设备将迎来性能和能效的跨越式提升，推动数字经济和智能社会蓬勃发展。
