顶点光电子商城2022年5月10日消息：南京大学王欣然教授团队与东南大学王金兰教授团队合作，实现厘米级均匀的双层二硫化钼薄膜可控外延生长。

        该成果近日发表于国际学术期刊《自然》。《自然》是科学界普遍关注的、国际性、跨学科的周刊类科学杂志。

        论文共同第一作者、东南大学教授马亮（马亮，主要从事二维材料生长机制与物性调控的多尺寸模拟研究，在表、界面作用耦合的二维材料可控生长等多方面取得了系统的原创性研究成果。）说：“这份研究不仅突破了大面积均匀双层二硫化钼的层数可控外延生长技术瓶颈，研制了最高性能的二硫化钼晶体管器件，而且双层二硫化钼层数可控成核新机制有望进一步拓展至其他二维材料体系的外延生长，为后硅基半导体电子器件的替代材料提供了一种新的方向和选择。”

        单层二硫化钼是一种新型二维半导体材料，在新型半导体电子和光电器件应用方面具有巨大潜力，要实现这些应用，尤其针对大尺度集成器件的需求，首先在材料上解决单层二硫化钼的大尺度外延问题。针对如何实现高质量、晶圆级、晶粒取向一致的单层二硫化钼的晶圆级外延的挑战。

        针对二硫化钼的层数可控外延生长这项极具挑战性的前沿难题，研究团队提出衬底诱导的双层成核以及“齐头并进”的全新生长机制。论文共同通讯作者、南京大学教授王欣然介绍，团队在国际上首次实现大面积均匀的双层二硫化钼薄膜外延生长。

        2018年，中国科学院物理研究所N07组博士生在自限生长的前提下，在2英寸蓝宝石晶圆衬底上外延出高质量单层二硫化钼膜，以及利用谁辅助将这些晶圆级二硫化钼薄膜从蓝宝石转移到其他任意衬底上等，学术界和工业界在单层而为半导体生长方面多方面尝试，而层数可控的二维半导体外延制备一直是尚未解决的难题。

        王欣然表示，研究团队利用高温退火工艺，在蓝宝石表面上获得均匀分布的高原子台阶，成功获得了超过99%的双层形核，并实现了厘米级的双层连续薄膜。

        此次工作突破了层数可控的二维半导体外延生长技术，并且实现了最高性能的晶体管器件。

        随后，团队制造双层二硫化钼沟道的场效应晶体管器件阵列。电学性能评估表明，双层二硫化钼器件的迁移率相比于单层二硫化钼提升了37.9%，器件均一性也得到了大幅度提升；

         开态电流高达1.27毫安/微米，刷新了二维半导体器件的最高纪录。南京大学电子科学与工程学院博士生刘蕾为第一作者，王欣然教授、李涛涛副研究员和东南大学王金兰教授、马亮教授为论文共同通讯作者。