受限结构有助于2D材料生长

研究人员表示，新的生长技术使他们能够在晶圆规模构建单层异质结

一个国际团队已经报道了一种新的方法来生长用于下一代电子器件的2D过渡金属二醇化物（TMD）。他们的论文《几何约束下的非外延单晶2D材料生长》发表在《自然》杂志上。

该团队由圣路易斯华盛顿大学McKelvey工程学院的Sang Hoon Bae、麻省理工学院的Jeehwan Kim和成均馆大学的Jin Hong Park共同领导，他们必须克服三个挑战才能创造出新材料：确保晶圆规模的单晶度；防止在晶圆规模生长期间的不规则厚度；以及晶圆规模的垂直异质结构。

Bae表示，3D材料经过一个粗糙和平滑的过程，成为表面均匀的材料。然而，2D材质不允许此过程，这会导致表面不平整，从而难以获得大规模、高质量、均匀的2D材质。

Bae说：“我们设计了一种几何约束结构，有助于2D材料的动力学控制，从而解决了高质量2D材料生长中的所有重大挑战。得益于方便的动力学控制，我们只需要在更短的生长时间内种植自定义种子。”

该团队通过逐层生长在晶圆规模上演示单畴异质结TMD，取得了另一项技术突破。为了限制核的生长，他们使用了形成物理屏障的各种衬底，以防止横向外延形成和强制垂直生长。

Bae说：“我们相信，我们的受限生长技术可以通过允许在晶圆规模上构建单畴逐层异质结，将2D材料物理学中的所有伟大发现带到商业化水平。”

Bae说，其他研究人员正在研究这种材料，其尺寸非常小，从几十到几百微米不等。

Bae说：“我们扩大规模是因为我们可以通过大规模生产高质量的材料来解决问题。我们的成就将为2D材料适应工业环境奠定坚实基础。”

这项研究得到了英特尔的资助；DARPA（029584-00001和2018-JU-2776）；和基础科学研究所（IBS-R034-D1）。