南京大学、东南大学团队突破双层二维半导体外延生长核心技术

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据科技日报报道，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》。

论文共同第一作者、东南大学教授马亮说：“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。”

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。

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。

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。