【前言】

在原子尺度上精確設(shè)計(jì)具有垂直結(jié)構(gòu)的高性能半導(dǎo)體薄膜可用于現(xiàn)代集成電路和新型材料的研究。獲得這種薄膜的一種方法是實(shí)現(xiàn)連續(xù)的層層自組裝，即利用二維構(gòu)建材料在垂直方向上堆疊，并依靠范德華力連接。石墨烯以及過(guò)渡金屬二硫化物這些只有1和3原子厚的二維材料就被用于實(shí)現(xiàn)一些早先制備較為困難的異質(zhì)結(jié)，并表現(xiàn)出較為優(yōu)異的物理特性。然而，還沒(méi)有既能保持二維材料構(gòu)建本征特性又能產(chǎn)生夾層界面的大規(guī)模自組裝的方法存在，這限制了層層自組裝方法向一個(gè)小尺度規(guī)?；苽涞霓D(zhuǎn)變。

【成果簡(jiǎn)介】

康奈爾大學(xué)Jiwoong Park(通訊作者)等人報(bào)道了實(shí)現(xiàn)高水平空間均勻性和本征夾層界面生產(chǎn)晶圓級(jí)尺度的半導(dǎo)體薄膜的方法。相關(guān)研究論文以題為“Layer-by-layer assembly of two-dimensional materials into wafer-scale heterostructures”于2017年9月21日在線發(fā)表于Nature頂刊。薄膜的垂直方向組分通過(guò)二維材料模塊在真空下原子尺度上的自組裝實(shí)現(xiàn)。同時(shí)制備了一些大規(guī)模、高質(zhì)量的異質(zhì)結(jié)薄膜和設(shè)備，包括超晶格薄膜、批次生產(chǎn)的電阻可調(diào)的隧道結(jié)陣列、能帶調(diào)控異質(zhì)結(jié)隧道二極管以及毫米級(jí)超薄膜。堆疊形成的膜可拆卸、可中斷并與水和塑料等界面相容，從而可實(shí)現(xiàn)與其他光學(xué)和機(jī)械系統(tǒng)集成。

【圖文導(dǎo)讀】

圖一、利用層層自組裝獲得高質(zhì)量半導(dǎo)體薄膜

圖二、程序化真空堆疊(PVS)過(guò)程

圖三、利用層數(shù)或垂直組分來(lái)調(diào)控半導(dǎo)體薄膜的電導(dǎo)率

圖四、應(yīng)用于光學(xué)和機(jī)械領(lǐng)域可拆卸和自支撐的半導(dǎo)體薄膜