北大在二維半導(dǎo)體單晶制備研究中獲重要進(jìn)展
發(fā)布時(shí)間：2021-04-16 12:00
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(guò)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。
北京大學(xué)物理學(xué)院消息顯示，實(shí)驗(yàn)中，研究組首先通過(guò)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(guò)定向轉(zhuǎn)移技術(shù)將機(jī)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(guò)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T(mén)e原子補(bǔ)給并維系1T'到2H相變的唯一通道，通過(guò)面內(nèi)二維外延實(shí)現(xiàn)了單一成核相變生長(zhǎng)的單晶薄膜。
整個(gè)相變過(guò)程伴隨著以異質(zhì)界面處2H相MoTe2為模板的重結(jié)晶過(guò)程，使得相變后的整個(gè)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(guò)再次蒸鍍鉬膜以及再次碲化的方法，可以在垂直方向上實(shí)現(xiàn)對(duì)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(chǎng)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(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)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(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等支持。
（文章來(lái)源：集微網(wǎng)）