中化新網(wǎng)訊 近日，大連理工大學(xué)博士研究生趙圓圓在二維過渡金屬硫族化合物半導(dǎo)體（以下簡稱“二維半導(dǎo)體”）生長機理研究中取得重要突破。該研究與南京大學(xué)及蘇州實驗室王欣然、丁峰團(tuán)隊合作，通過稀土原子對藍(lán)寶石襯底表面修飾，在國際上率先突破6英寸二維半導(dǎo)體單晶量產(chǎn)化制備技術(shù)。相關(guān)成果以“鑭鈍化藍(lán)寶石襯底上過渡金屬二硫?qū)倩飭尉У姆€(wěn)健外延生長”為題，在線發(fā)表于國際權(quán)威期刊《科學(xué)》。

二維半導(dǎo)體具有原子級厚度，能有效降低晶體管功耗，實現(xiàn)三維異質(zhì)異構(gòu)集成，是延續(xù)集成電路摩爾定律的首選材料。大尺寸單晶晶圓是集成電路規(guī)?；圃斓幕?。然而，長期以來，二維半導(dǎo)體材料難以走出實驗室，走向?qū)嶋H應(yīng)用。藍(lán)寶石表面的金屬有機化學(xué)氣相沉積（MOCVD）技術(shù)雖然具備均勻性和規(guī)?；瘍?yōu)勢，但藍(lán)寶石表面高對稱性表面會導(dǎo)致二維半導(dǎo)體在生長過程中出現(xiàn)多個等價成核方向，晶疇拼接時易形成多晶結(jié)構(gòu)，限制了其實際應(yīng)用。

針對這一挑戰(zhàn)，高峻峰教授及趙圓圓與蘇州實驗室丁峰研究員通過理論模擬提出了創(chuàng)新的解決方案：利用鑭單原子對藍(lán)寶石表面進(jìn)行鈍化處理，有效打破襯底表面的對稱性，從而將二維半導(dǎo)體的成核過程鎖定在單一方向，確保晶疇實現(xiàn)單向有序排列并最終生長為連續(xù)單晶薄膜，為二維材料的大面積單晶制備及規(guī)?；骷?yīng)用提供了全新思路。基于上述機理，研究團(tuán)隊與南京大學(xué)及蘇州實驗室王欣然教授團(tuán)隊合作，成功實現(xiàn)了6英寸二硫化鉬、二硫化鎢、二硒化鎢和二硒化鉬等多種二維半導(dǎo)體單晶的普適制備。