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北大成功使用二維層狀材料制備100%良率器件
來源:與非網(wǎng)
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作者:chnchip
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發(fā)布時間: 2021-04-14
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北京大學(xué)葉堉研究員課題組提出了一種利用相變和重結(jié)晶過程制備晶圓尺寸單晶半導(dǎo)體相碲化鉬（MoTe2）薄膜的新方法。該工作以“Seeded 2D epitaxy of large-area single-crystal films of the van der Waals semiconductor 2H MoTe2”為題，發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上。
圖源：北京大學(xué)物理學(xué)院
北京大學(xué)物理學(xué)院消息顯示，實驗中，研究組首先通過碲化磁控濺射鉬膜的方法得到含有碲空位的晶圓尺寸多晶1T'相MoTe2薄膜。然后，通過定向轉(zhuǎn)移技術(shù)將機械剝離的單晶MoTe2納米片作為誘導(dǎo)相變的籽晶轉(zhuǎn)移到1T'-MoTe2晶圓的正中央，通過原子層沉積的致密氧化鋁薄膜隔絕1T'相MoTe2薄膜與環(huán)境中的Te原子接觸抑制其他成核。
隨后在種子區(qū)域內(nèi)打孔，使種子區(qū)域成為Te原子補給并維系1T'到2H相變的唯一通道，通過面內(nèi)二維外延實現(xiàn)了單一成核相變生長的單晶薄膜。
整個相變過程伴隨著以異質(zhì)界面處2H相MoTe2為模板的重結(jié)晶過程，使得相變后的整個薄膜的晶格結(jié)構(gòu)和晶格取向與籽晶完全一致，最終得到晶圓尺寸的單晶MoTe2薄膜。將得到的晶圓尺寸單晶MoTe2作為模板，通過再次蒸鍍鉬膜以及再次碲化的方法，可以在垂直方向上實現(xiàn)對該晶圓的快速外延，制備二維半導(dǎo)體的塊材單晶晶圓。
據(jù)悉，以該薄膜為溝道材料，結(jié)合課題組之前發(fā)展的MoTe2相變工程方法制備的大面積1T'/2H/1T'相面內(nèi)異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)晶體管陣列，器件體現(xiàn)出100%的良率，并具有很好的電學(xué)性能，且其電學(xué)性能表現(xiàn)出很好的均一性。
此外，這一工作還得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、北京市自然科學(xué)基金、人工微結(jié)構(gòu)和介觀物理國家重點實驗室等支持。
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