柔性电子，西湖大学 触觉传感芯片材料突破，高感知机器人皮肤来了

来自 实验室仪器网

西湖大学孔玮团队在《Nature Electronics》发表重磅成果，成功实现晶圆级单晶二硫化钼薄膜柔性基底无损集成，用全新氧化物干法转移工艺突破传统技术瓶颈，为后摩尔时代与柔性电子开辟新路径。

随着硅基晶体管逼近物理极限，漏电、短沟道效应与刚性特性制约发展。以单晶二硫化钼为代表的二维半导体仅0.6纳米原子级厚度，具备优异柔性、低漏电与强电场调控能力，是延续摩尔定律、支撑2纳米以下工艺的关键材料。但单晶薄膜从硬质衬底转移至柔性基底长期存在难题：传统湿法转移使用有机溶剂，易残留污染物、产生裂纹，严重降低器件性能与均匀性，难以用于大规模集成电路。

为此，团队首创氧化物干法转移工艺，采用双层三氧化二铝作为“辅助转移层”：第一层与二硫化钼紧密贴合实现无损剥离，第二层作为高介电介质层提升电学性能。全程无有机物、无残留，转移后薄膜表面洁净平整，实现从微米级到4英寸晶圆级、从硬质到柔性的跨越。

基于该工艺制备的柔性晶体管性能突出：开关电流比达10¹²，几乎无漏电；载流子迁移率117cm²/V・s，处于柔性材料顶尖水平；亚阈值摆幅低至68.8mV/dec，逼近物理极限，实现超低电压快速开关。团队进一步构建柔性逻辑反相器阵列，功耗创已知柔性系统新低，增益远超同类硅基、有机与碳纳米管器件。

在应用端，团队研制10×10有源矩阵触觉传感器，制成“电子皮肤”集成于软体机器人，可感知200Pa细微压力，精准捕捉轻触信号，在柔性电子、人机交互、智能传感等场景极具价值。

这项成果突破二维半导体规模化集成的核心卡点，为柔性芯片、电子皮肤、超低功耗计算提供关键技术支撑，推动下一代非硅半导体从实验室走向产业应用，助力我国在先进半导体与柔性电子领域抢占前沿高地。

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