二维半导体薄膜在任意表面的异质外延技术

二维半导体薄膜在任意表面的异质外延技术

二维半导体薄膜在任意表面的异质外延技术

半导体行业依赖技术创新来保持器件小型化和成本降低的步伐。同时，信息的高速传输和处理需要将电子和光子器件集成在同一芯片上。因此，未来发展将同时采用平面和三维 （3D） 复合架构。在材料集成的不同策略中，外延生长是制造具有高质量界面的半导体异质结构的有效途径。然而，在具有大晶格失配的任意材料（更不用说3D架构）上异质外延传统3D 晶体薄膜且不产生具有高密度缺陷的界面是极具挑战性的，因此需要新技术来打破晶格失配和结构不对称对单晶半导体生长的限制。

科研团队在前期二维碲化钼（MoTe2）相变与可控制备的基础上（J. Am. Chem. Soc. 141， 2128-2134， 2019; Science 372， 195-200， 2021）进一步提出了一种不受支撑基底限制的平面内二维横向外延技术，将单晶2H-MoTe2半导体薄膜与高度晶格失配的平面晶体或任意形貌的3D架构异质集成（图1），从而发展前所未有的集成技术与器件功能。

研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、北京市自然科学基金等项目以及上海超级计算中心、北京大学长三角光电科学研究院等机构的支持。