近日，由中国科学院和国家自然科学基金委员会共同主办的报刊《科学通报》在线发表了松山湖材料实验室/北京大学教授刘开辉、中国科学院院士王恩哥团队，松山湖材料实验室/中国科学院物理研究所研究员张广宇团队及合作者的最新研究成果。他们提出模块化局域元素供应生长技术，成功实现了半导体性二维过渡金属硫族化合物晶圆批量化高效制备，晶圆尺寸可从2英寸扩大至与现代半导体工艺兼容的12英寸。
《科学通报》（Science Bulletin）截图
二维半导体是一种新兴半导体材料，具有优异的物理化学性质，以单层过渡金属硫族化合物为代表。晶圆材料是推动二维半导体技术迈向产业化的根基，如何实现批量化、大尺寸、低成本制备二维半导体晶圆是亟待解决的科学问题。
为此，研究人员在单层过渡金属硫族化合物制备过程中，实验设计将所需的多种前驱体与生长衬底以"面对面"模式组装，构成单个生长模块。过渡金属元素与硫族元素按精确比例局域供应至生长衬底，实现单层过渡金属硫族化合物晶圆的高质量制备。多个生长模块可通过纵向堆叠组成阵列结构，实现多种尺寸晶圆薄膜的低成本批量化制备。
图a. 松山湖材料实验室大尺寸单晶中试产线； b. 2-12英寸MoS2晶圆照片
研究工作中用到的关键装备——大尺寸单晶中试产线——是松山湖材料实验室轻元素先进材料与器件团队在实验室创新样板工厂项目和广东省重点领域研发计划项目支持下建设的面向单晶二维材料及单晶金属箔材料产业转化的中试生产装备，能够生产各类大尺寸单晶二维材料和单晶金属箔材料，具备10000片/年/台的生产能力；电学器件加工与测试则基于松山湖材料实验室公共技术平台下设的微加工与器件子平台，其规划超净实验室面积超过1000平方米，具备器件级全流程微纳加工工艺整合开发测试能力。
该研究成果为二维半导体晶圆的大尺寸、规模化制备提供了一种全新的技术方案，有望推动二维半导体走向产业应用，并为新一代高性能半导体技术发展奠定了材料基础。
来源：松山湖材料实验室、中国科学网
编辑：黄佩玲
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