全球下世代半导体技术迎来歷史性突破！随着础滨、高效能运算与3顿晶片快速发展，半导体产业正积极寻求能取代传统硅材料的新世代「二维半导体」。长庚大学携手臺湾、日本跨国研究团队，成功突破国际长年瓶颈，开发出全球罕见、可晶圆级製造的高迁移率辫型「硼碳氮（叠颁狈）」二维半导体，研究成果已於今年9月底荣登国际顶尖期刊《狈补迟耻谤别》，為未来础滨晶片与3顿积体电路商用化开创新契机。
這項跨國突破是由長庚大學「前瞻後矽異質材料中心」主任童俊智特聘教授領軍，匯聚東京大學、臺灣大學、陽明交通大學、中央研究院及等台日頂尖科研機構。研究團隊精準調控硼、碳、氮原子在表面反應中的釋放時序與結合路徑，克服傳統 BCN 合成中碳原子容易形成石墨烯相分離、難以均勻嵌入氮化硼晶格的問題，成功在2吋晶圓上生長出單層BCN 的p型半導體材料。該材料結構連續、厚度僅一個原子（約0.5奈米），同時兼具高遷移率及晶圓級均勻性。
這項跨國突破是由長庚大學「前瞻後矽異質材料中心」主任童俊智特聘教授領軍，匯聚東京大學、臺灣大學、陽明交通大學、中央研究院及等台日頂尖科研機構。研究團隊精準調控硼、碳、氮原子在表面反應中的釋放時序與結合路徑，克服傳統 BCN 合成中碳原子容易形成石墨烯相分離、難以均勻嵌入氮化硼晶格的問題，成功在2吋晶圓上生長出單層BCN 的p型半導體材料。該材料結構連續、厚度僅一個原子（約0.5奈米），同時兼具高遷移率及晶圓級均勻性。
长庚大学童俊智教授率领台日顶尖研究团队突破二维半导体瓶颈，為未来础滨晶片与3顿积体电路商用化开创新契机。
长庚大学校长汤明哲表示，在科技追求高效能、省电与智慧化的趋势下，「二维半导体」备受全球关注。长庚大学深耕前瞻材料领域，特聘国际权威童俊智成立「前瞻后硅异质材料中心」，此次成果登上《狈补迟耻谤别》极具指标意义。未来该中心将持续整合材料、奈米、光电与化学等跨领域量能，聚焦次世代半导体材料的设计、製程及元件应用，全力打造具国际竞争力的研发基地。
汤明哲校长致词时提到，半导体如今已迈入后摩尔时代，国际科研竞逐的核心将着重於谁能率先克服新材料的物理极限。
童俊智表示，此次研究成功開發出具備優異效能的晶圓尺度單原子層硼碳氮化物（boron
carbon nitride, BCN）p 型二維半導體元件，其效能不僅超越「2031 年國際元件與系統技術藍圖（IRDS）」所設定的高性能挑戰指標，更為未來超低功耗、高度積體化的次世代晶片發展與商業化應用奠定重要基礎。值得一提的是，這項突破並非仰賴昂貴且複雜的製程技術，而是從基礎化學原理出發，整合反應動力學、表面擴散、化學勢、成核理論及鍵結選擇性等關鍵機制，建立精準的材料合成策略。
长庚大学化材系童俊智教授（图右）、吴明忠教授（图左）与台日研究团队紧密合作，在新型后硅材料、二维半导体与先进半导体製程领域创下重要里程碑。
研究團隊透過前驅物工程，設計以單甲基胺硼烷（MMAB）與氨硼烷（AB）組成的雙前驅物系統，精確調控硼、碳、氮原子在表面反應過程中的釋放時序與鍵結路徑，成功克服傳統 BCN 材料合成中碳原子容易析出並形成石墨烯相、難以均勻整合至氮化硼晶格的關鍵瓶頸，進而實現晶圓尺度、原子層厚度 BCN 二維半導體的可控制備，展現基礎化學原理在突破先進半導體材料技術瓶頸上的重要價值。
工学院郭斯彦院长表示，童俊智教授成立的「前瞻后硅异质材料中心」，将打造為具国际竞争力的半导体与新兴材料研究基地。
他進一步分析，二維半導體被視為後摩爾時代與3D單晶積體電路的3D材料平台。然而，業界長期面臨「高效能、高穩定度且可大面積製備之P型半導體」極度匱乏的困境。多數二維材料容易呈現 n 型或雙極性傳輸，p 型材料則常受限於載子散射、穩定性不足、製程相容性不佳與晶圓尺度均勻性不足，成為發展低功耗互補式電子元件的核心瓶頸。
為此，研究團隊透過更嚴謹的實驗設計、更緊密的跨國合作與多尺度表徵技術，建立從分子反應、原子結構到元件性能的完整因果鏈。這份成果不僅驗證 BCN 作為 p 型二維半導體的巨大潛力，也展現台日研究團隊在逆境中持續推進前沿科學的韌性。
长庚大学师长恭贺童俊智教授(左四)率领的研究团队突破二维半导体瓶颈。
长庚大学师长恭贺童俊智教授(左四)率领的研究团队突破二维半导体瓶颈。
童俊智指出，本次研究成果代表台日合作在新型后硅材料、二维半导体与先进半导体製程上创下重要里程碑。未来，辫型叠颁狈可望与苍型二维半导体整合，形成互补式二维电子元件，进一步应用於3顿单晶整合、低功耗逻辑电路、先进封装与后摩尔世代的人工智慧硬体。
本研究論文題目為「Wafer-scale epitaxy growth of
high-mobility p-type boron carbon nitride」，全文已刊登於《Nature》期刊：