用于可扩展设备的单晶分子膜：为二维材料开发指明了新方向

来自 实验室仪器网

华中科技大学和河北大学的研究人员通过调控外延层与衬底之间的相互作用，优化了成核过程。通过精心设计晶格和对称性匹配，他们成功实现了单向成核，这是产生均匀晶体结构的关键因素。这项研究发表在《国家科学评论》杂志上。

这项关于范德华（vdW）外延的开创性研究为生产晶圆级单晶分子薄膜创造了新的机遇，解决了半导体技术的一个长期挑战。

制造高质量的二维材料对于制造下一代超大规模器件的超薄材料至关重要。虽然范德华外延已有效地应用于二维原子晶体，但分子晶体内所有三个维度上的弱范德华力对实现高质量薄膜所需的有序分子排列构成了挑战。这一限制阻碍了这些材料在先进设备中的更广泛应用。

该团队还解决了Schwoebel-Ehrlich势垒问题，从而实现了逐层生长和受控的核聚结。这些突破促进了具有精确厚度控制的单晶Sb2O3薄膜的生长，这对于可扩展的半导体应用至关重要。

研究团队使用超薄、高度定向的Sb2O3薄膜作为MoS2基场效应晶体管(FET)的栅极电介质，从而提高了器件的性能。这些Sb2O3薄膜的介电质量增强，导致漏电流极低(~10-14A)，并与通道材料形成理想的范德华(vdW)界面，这两者都有助于实现卓越的开关特性。

这种配置使器件能够实现接近理论极限60mV/dec的亚阈值摆幅，这意味着栅极控制非常高效。这一成就标志着范德华外延中分子排列控制的重大突破，为大规模合成高结晶度的二维分子晶体打开了大门——这是未来电子和光电子器件的关键因素。

该研究不仅推动了范德华外延技术的发展，而且凸显了分子晶体在下一代设备应用领域的日益增长的潜力，推动可扩展设备发展的关键。

» 仪器设备 购买 咨询