2025年，二维材料研究趋势预测

       元旦之际，根据一年的整理文献思路，提出2026年二维材料研究与应用发展的全面预测，涵盖制备技术、器件优化、集成电路应用，以及在新兴领域的突破。

1. P型二维半导体材料的大规模制备与器件性能优化

• 挑战与方向：

• P型材料的大规模制备仍然有很大的研究缺口。

• 二维器件，尤其是P型二维半导体材料目前还统一面临接触电阻大（材料本征掺杂难），以及开态电流、开关速度和功耗等关键性能指标的提升需求。

• 为实现与N型二维半导体（如MoS₂、WSe₂）性能的匹配，后续应该关注掺杂技术优化、外延生长控制、及界面缺陷工程上。

• 目标与应用：

• 优化P型二维半导体以满足互补金属氧化物半导体（CMOS）的需求。

• 实现高性能P型/N型互补器件，为低功耗高效逻辑电路奠定基础。

2. 二维材料的低温大规模制备（低于400℃）

• 技术突破：

• 通过低温化学气相沉积（CVD）、液相化学合成、或分子束外延（MBE）技术，突破传统高温制备工艺的限制。

• 引入新型催化剂或模板，提高晶体质量，减少缺陷。

• 实际意义：

• 满足CMOS工艺中对热预算的严格要求，实现二维材料与现有硅基工艺的无缝集成。

• 推动二维材料在柔性电子、可穿戴设备等领域的实际应用。

3. 二维材料器件和集成电路的模拟系统完善

• 模拟与建模优化：

• 开发精准的二维材料电子特性模拟工具，建立从单一器件到复杂电路的性能预测模型。

• 重点引入深度学习算法，结合实验数据，提升模拟准确性，引入AI辅助设计将成为未来的趋势。

• 预期成果：

• 建立通用的二维材料器件仿真平台，为器件设计与电路集成提供可靠支持。

• 优化性能预测分析，帮助设计更高效的电路架构。

4. 基于二维材料器件的M3D集成

• 技术探索：

• 实现二维材料在多层三维集成（Monolithic 3D, M3D）中的应用，包括多层异质结构的生长和垂直互联。

• 开发高效的二维材料层间隧道结，优化信号传输。

• 应用前景：

• 在高密度存储器、逻辑-存储一体化芯片中显示巨大潜力。

• 实现二维材料在新型AI计算芯片中的广泛应用。

5. 二维材料集成电路在主要代工厂的量产计划

• Fab厂计划：

• 台积电（TSMC）、三星、英特尔等全球领先的晶圆代工厂可能陆续发布基于二维材料的试验性量产计划。

• 首批应用可能集中在低功耗逻辑器件、传感器、及光学计算芯片等领域。

• 意义与影响：

• 加速二维材料从实验室到工业化的进程。

• 推动全球半导体工艺革新，填补摩尔定律延续的技术空白。

6. 二维材料在光学计算和量子领域的突破

• 光学计算：

• 基于二维材料的光电子器件将实现从光子感知、处理到存储的全链路集成。

• 发现新的超导和量子现象，提供量子领域研究的新兴平台。

• 量子研究：
  
  
  
  
  
  

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