北大最新Science: “播種”二維晶體

【引言】

在硅電子技術中實現對二維范德華半導體的集成通常要求生產大規模、均一以及高度晶化的薄膜。然而，二維材料的原子級厚度使得其合成很大程度上依賴于基底的表面性質，因此目前大多數制備塊體單晶的方法都無法用來制造大尺寸二維半導體單晶。

【成果簡介】

針對這一問題，北京大學的葉堉（通訊作者）等人通過固固相轉變和重結晶過程，開發了一種二維單晶的無縫外延生長法，可在非晶絕緣基底上成功制備晶圓級范德華2H二碲化鉬半導體。在這一制備過程中，研究人員首先在非晶絕緣晶片中心精心植入單核，并由此觸發2H二碲化鉬半導體的橫向擴張。由此得到的單晶薄膜可完全覆蓋2.5厘米級晶片，同時還具有非常有益的均一性。不僅如此，這一制備得到的半導體薄膜還可以自身微模板，進一步進行垂直模式的快速外延。器件研究表明，基于這一2H二碲化鉬單晶制造的晶體管陣列展現出了良好的電學性能以及100%的器件產率。綜合研究成果，作者認為該工作為范德華二維半導體的工業化提供了新的思路和可能性。這一研究打破了對硼基催化劑的傳統認知，為丙烷有氧脫氫制丙烯的工業化提供了新的思路。2021年04月09日，相關成果以題為“Seeded 2D epitaxy of large-area single-crystal films of the van der Waals semiconductor 2H MoTe₂”的文章在線發表在Science上。

【圖文導讀】

圖1 單晶2H二碲化鉬晶圓的晶種生長

圖2 晶種區域的TEM表征

圖3 晶圓級單晶2H二碲化鉬的EBSD表征

圖4 基于單晶2H二碲化鉬薄膜制造的FET器件的電學表征

文獻鏈接：Seeded 2D epitaxy of large-area single-crystal films of the van der Waals semiconductor 2H MoTe₂（Science, 2021, DOI: 10.1126/science.abf5825）

本文由材料人學術組NanoCJ供稿。

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