基础科学研究所
一、单晶WS2b、工业上使用的蓝宝石晶片是单晶；O2刻蚀后蓝宝石晶片上WS2薄膜的实验图像
学分:基础科学研究所 随着硅基半导体技术接近其性能极限，在技术上替代或部分替代硅的新材料是非常需要的
最近，石墨烯和其他二维(2D)材料的出现为构建下一代半导体技术提供了新的平台
其中，过渡金属二硫化物，如二硫化钼、二硫化钨、二硫化钼、二硫化钨是最具吸引力的2D半导体
建造超大规模高性能半导体电路的先决条件是基础材料必须是晶圆级的单晶，就像今天使用的硅片一样
尽管人们已经付出了巨大的努力来生长晶片级的TMDs单晶，但到目前为止，这种成功是非常有限的
来自UNIST基础科学研究所多维碳材料中心(CMCM)的杰出教授丁峰和他的研究团队与北京大学、北京理工大学和复旦大学的研究员合作，最近报道了2英寸单晶WS2单层膜的直接生长
除了WS2，研究团队还展示了单晶二硫化钼、WSe2和二硫化钼在晶圆级的生长
外延生长大单晶的关键技术是确保衬底上生长的所有小单晶均匀排列
因为TMD具有非中心对称结构，或者TMD相对于其边缘的镜像具有相反的对准，所以我们必须通过仔细设计衬底来打破这种对称
基于理论计算，作者提出了一种用于实验设计的“双耦合导向外延生长”机制
WS2-萨福平面相互作用作为第一驱动力，导致WS2岛的两个优选反平行取向
WS2和蓝宝石台阶边缘之间的耦合是第二驱动力，它将打破两个反平行取向的简并性
然后，生长在具有台阶边缘的衬底上的所有TMD单晶都是单向排列的，最后，这些小单晶的聚结导致衬底的相同尺寸的大单晶
a-b，平面a面蓝宝石表面上WS2岛的示意图，其具有两个优选的反平行取向；相邻a面蓝宝石上生长的WS2岛的单向排列
学分:基础科学研究所 “这种新的双耦合外延生长机制是可控材料生长的新方法
原则上，如果找到合适的衬底，它允许我们实现将所有2D材料生长成大面积单晶
”博士说
这项研究的第一作者丁成
“我们从理论上考虑了如何选择合适的基底
首先，基底应该具有低对称性，其次，更多的台阶边缘是优选的
该研究的相应作者丁峰教授强调
“这是2D材料基器件领域向前迈出的一大步
丁峰教授解释说:“随着在过渡金属衬底上的石墨烯和hBN之外的绝缘体上成功生长出晶圆级单晶2D TMDs，我们的研究为2D半导体在电子和光学器件的高端应用提供了所需的基石。”
这项研究发表在《自然纳米技术》上
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