二维半导体具有原子级厚度，能大大下降晶体管功耗，完结三维异质异构集成，是连续集成电路摩尔定律的首选资料。大尺度单晶晶圆是集成电路规模化制作的柱石，2021年，王怅然教授团队经过蓝宝石衬底斜切规划，初次报导了2英寸二维半导体单晶成长（Nat. Nanotechnol. 16, 1201-1206 (2021)），证明了大尺度单晶的可能性。可是，实验室等级的化学气相堆积（CVD）技能在晶圆尺度、重复性和均一性等方面难以满意工业需求，而金属有机化学气相堆积（MOCVD）技能尽管具有均匀性和规模化优势，但只能出产多晶资料，不足以满意高端元器材需求。形象地说，单晶就像高速公路，电子在上面可以敏捷通行；多晶不只是小路，并且有许多红绿灯，电子没走几步就得减速、拐弯乃至堵车，器材功用天然欠佳。

  蓝宝石是抱负的工业化外延衬底，但由于高对称性，二维半导体存在多个等价方向，拼接时易发生多晶。该研讨的革命性打破在于团队开发的稀土原子外表润饰技能——在蓝宝石外表构建镧单原子层。尽管只要一个原子层的厚度，可是却打破蓝宝石外表固有的对称性，让二维半导体成核锁定在同一个方向上，保证了晶畴的单向摆放从而长成单晶。该技能处理了长久以来二维半导体制备存在的重复性、稳定性以及工艺窗口狭隘等限制，适用于多种资料和多种工艺条件。正是这一立异，将一般的蓝宝石衬底“点石成晶”，从根本上处理了二维半导体单晶规模化制备的难题。

  根据量产化的MOCVD技能和镧外表润饰的蓝宝石衬底，团队一举完结了6英寸二硫化钼（MoS2）、二硫化钨（WS2）、二硒化钨（WSe2）和二硒化钼（MoSe2）等二维半导体单晶的普适制备。多种光谱和电学表征技能证明了优异的资料的质量和均一性，MoS2和WSe2的均匀迁移率别离高达110cm2·V-1·s-1和131cm2·V-1·s-1，单晶尺度、器材功用同步刷新记录，完结大尺度与高质量兼得。

  该作业完结了二维半导体单晶从实验室技能到量产化技能、从单一资料到多种资料普适性制备的跨过，标志着二维半导体工业化迈出要害一步，为集成电路、显现、传感等范畴的规模化使用奠定了资料根底。韩国科学技能院的Kibum Kang教授在Science宣布谈论文章，以为该作业“处理了二维半导体使用于工业最要害的问题”。

  该研讨由南京大学与姑苏实验室联合攻关完结。姑苏实验室作为资料范畴的国家战略科技力气，不只会聚跨学科的顶尖科研力气，为效果供给了中心理论支撑，并且为二维半导体单晶制备、表征与器材工艺供给了一流的渠道保证。论文榜首作者为南京大学—姑苏实验室联合培育博士研讨生邹茜璐、姑苏实验室博士研讨生赵圆圆和南京大学博士后范东旭。通讯作者为李涛涛副教授、丁峰研讨员和王怅然教授。研讨得到了国家重点研制方案、国家天然科学基金、江苏省根底研讨方案、姑苏立异创业领军人才等项目的赞助，以及未来智能芯片穿插研讨中心（雅辰基金）、新柱石科学基金会科学探究奖、小米基金的支撑。

  来 源：我国稀土网北方招宝第一批烧结钕铁硼永磁资料成功下线再获佳绩！稀土院两项目荣获自治区科技奖稀贝丝智纤发布会携中心效果擘画功用纺织新蓝图