中国科学院上海微系统与信息技术研究所的狄增峰团队近日开发出了一种面向二维集成电路的创新栅介质材料——人造蓝宝石，即单晶氧化铝。这种材料以其卓越的绝缘性能，即便在厚度仅为1纳米时，也能有效地阻止电流泄漏，对于提升芯片性能和降低能耗具有重要意义。该研究成果已于8月7日在国际学术期刊《自然》上发表。

随着芯片晶体管尺寸不断逼近物理极限，栅介质材料的质量成为制约芯片性能的关键因素。传统材料在纳米级别厚度时绝缘性能下降，导致电流泄漏，而单晶氧化铝的应用有望解决这一问题。狄增峰团队采用原位插层氧化技术，精准控制氧原子有序嵌入金属元素晶格中，制备出具有原子级平整表面的氧化铝薄膜晶圆。

该团队还成功应用单晶氧化铝材料制造出低功耗晶体管阵列，这些晶体管展现出良好的性能一致性，其击穿场强、栅漏电流、界面态密度等指标均满足未来低功耗芯片的国际标准。这项创新不仅有望推动新一代栅介质材料的发展，也标志着我国在芯片材料领域的研究取得了重要进展。