南京大學(xué)王欣然教授團(tuán)隊(duì)與東南大學(xué)王金蘭教授團(tuán)隊(duì)合作，實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)均勻的雙層二硫化鉬薄膜可控外延生長，該成果近日發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然》。
論文共同第一作者、東南大學(xué)教授馬亮說：“這份研究不僅突破了大面積均勻雙層二硫化鉬的層數(shù)可控外延生長技術(shù)瓶頸，研制了最高性能的二硫化鉬晶體管器件，而且雙層二硫化鉬層數(shù)可控成核新機(jī)制有望進(jìn)一步拓展至其他二維材料體系的外延生長，為后硅基半導(dǎo)體電子器件的替代材料提供了一種新的方向和選擇。”
針對(duì)二硫化鉬的層數(shù)可控外延生長這項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的前沿難題，研究團(tuán)隊(duì)提出襯底誘導(dǎo)的雙層成核以及“齊頭并進(jìn)”的全新生長機(jī)制。論文共同通訊作者、南京大學(xué)教授王欣然介紹，團(tuán)隊(duì)在國際上首次實(shí)現(xiàn)大面積均勻的雙層二硫化鉬薄膜外延生長。
王欣然表示，研究團(tuán)隊(duì)利用高溫退火工藝，在藍(lán)寶石表面上獲得均勻分布的高原子臺(tái)階，成功獲得了超過 99% 的雙層形核，并實(shí)現(xiàn)了厘米級(jí)的雙層連續(xù)薄膜。
隨后，團(tuán)隊(duì)制造雙層二硫化鉬溝道的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件陣列。電學(xué)性能評(píng)估表明，雙層二硫化鉬器件的遷移率相比于單層二硫化鉬提升了 37.9%，器件均一性也得到了大幅度提升;開態(tài)電流高達(dá) 1.27 毫安 / 微米，刷新了二維半導(dǎo)體器件的最高紀(jì)錄。
