学术预告|镬耳讲坛|通过可控相变制备晶圆尺寸单晶二维半导体MoTe2

徐晓龙，北京理工大学集成电路与电子学院准聘教授，特立青年学者。主要从事二维半导体的生长及器件制备以及二维磁性材料的物性研究。发表SCI论文20余篇，其中包括第一作者/通讯作者的Science，Nature Synthesis，Nature Communications，JACS，PRX，Advanced Materials等。晶圆尺寸单晶MoTe2的制备工作入选了“2021年度中国半导体十大研究进展”。主持国家基金委面上项目及中国博士后特别资助项目。

摘要：
将二维 (2D) 范德华半导体集成到硅电子技术中需要批量制备大尺寸、性质均一且高结晶性的半导体薄膜。我们首先揭示了二维材料二碲化钼 (MoTe2) 中固相-固相变的机制[1]。基于该机制，我们实现了一种在非晶绝缘衬底上制备晶圆级单晶 2H -MoTe2半导体的新方法[2]。通过定向转移的方法将机械剥离的2H-MoTe2单晶纳米片转移到多晶1T’-MoTe2薄膜中央作为诱导相变的籽晶。该籽晶首先通过垂直的异质界面诱导了相变发生，形成面内的异质结，继而诱导面内二维外延生长。最终得到晶圆尺寸单晶MoTe2薄膜。2H-MoTe2单晶薄膜可以将自身作为模板，以垂直方式进一步快速外延。基于单晶薄膜制备的晶体管阵列表现出优异的电学性能和均一性以及接近 100% 的器件良率。最后，我们实现了在具有不同晶体对称性、晶格常数和三维结构的任意衬底上异质外延生长半导体 2H-MoTe2 薄膜的通用制备方法。该方法克服了衬底的限制[3]，为半导体 2H-MoTe2 薄膜与其他功能材料或结构的异质集成提供新的方法。