newカジノ入金不要ボーナス 希土類原子が「石を結晶に変える」！博士課程の学生の成果が Science 誌に掲載されました

二次元半導体原子レベルの厚さにより、トランジスタの消費電力を効果的に削減し、3次元のヘテロジニアス集積を実現できます。これは、集積回路のムーアの法則を継続するための第一選択の材料です。大型単結晶ウェーハは、集積回路の大規模製造の基礎です。 2021 年、Wang Xinran 教授のチームはサファイア基板のベベルカット設計を採用しました。2インチ二次元半導体単結晶成長の第一報（ナット。ナノテクノロジー. 16, 1201-1206 (2021)），大型単結晶の可能性を証明。

ただし二次元半導体は長い間研究室から持ち出すことが困難でした。ウェーハサイズ、再現性、均一性に関するラボグレードの化学蒸着 (CVD) テクノロジー他の面で産業のニーズを満たすのは困難、有機金属化学気相成長 (MOCVD) 技術には均一性とスケールという利点がありますが、多結晶材料しか製造できません。ハイエンド コンポーネントの需要に応えられない。比喩的に言えば、単結晶は高速道路のようなもので、エレクトロニクスが高速で移動できます。多結晶は小さな道路であるだけでなく、信号もたくさんあります。電子機器は、数歩進む前に速度を落としたり、方向転換したり、渋滞に巻き込まれたりする必要があり、当然のことながらデバイスのパフォーマンスは低下します。

サファイアは理想的な工業用エピタキシャル基板です。しかし、二次元半導体は対称性が高いため、同等の方向が複数存在し、接合時に多結晶が生成しやすくなります。この研究の革命的な進歩は、チームが開発した希土類原子の表面修飾技術にあります——サファイアの表面にランタンの単一原子層を構築する。厚さはわずか 1 原子層ですが、サファイア表面の固有の対称性を破り、二次元半導体の核生成を同じ方向に固定し、結晶ドメインの一方向配列を確保して単結晶に成長します。この技術は、二次元半導体製造における再現性、安定性、狭いプロセスウィンドウといった長年の限界を解決し、さまざまな材料やプロセス条件に適しています。それがこのイノベーションです。普通のサファイア基板を結晶化させる、基本的に解決済み二次元半導体単結晶の大規模作製における問題点。

量産型 MOCVD 技術とランタン表面改質サファイア基板に基づくチームは一気に 6 インチの二硫化モリブデン (MoS) を達成しました₂)、二硫化タングステン (WS₂)、二セレン化タングステン (WSe₂) および二セレン化モリブデン (MoSe₂) などの二次元半導体単結晶。複数の分光学的および電気的特性評価技術により、MoS の優れた材料品質と均質性が確認されます₂そしてWSe₂の平均移動度それぞれ高さは110cmです²·V^-1·s^-1そして 131cm²・V^-1・s^-1，単結晶のサイズとデバイスの性能が同時に新記録を樹立大型化と高品質の両立。

この仕事は達成されました二次元半導体単結晶実験室技術から大量生産技術へ、単一材料から複数材料の普遍的な調製への飛躍，二次元半導体の工業化における重要な一歩を示す、集積回路、ディスプレイ、センシング、その他の分野の大規模アプリケーション向け物質的な基礎を築きました。韓国科学技術院キボム・カン教授科学コメントを投稿して、これがうまくいくと考えてください"業界における二次元半導体の応用における最も重要な問題を解決"。

図2 6インチ二次元半導体単結晶ウェーハシリーズ

図 3 単結晶 MoS に基づく₂の電界効果トランジスタ アレイ

この研究は、南京大学と蘇州研究所によって共同で完了しました。材料分野における国家戦略的科学技術部隊として、蘇州研究所は、学際的なトップの科学研究部隊を結集して結果の中核となる理論的サポートを提供するだけでなく、二次元半導体単結晶の調製、特性評価、およびデバイス技術に対する一流のプラットフォーム保証も提供します。

論文の筆頭著者は南京大学勉強-蘇州研究所は、博士候補者鄒乾陸、蘇州研究所博士候補者趙源元、南京大学博士研究員范東秀を共同で育成している。責任著者はLi Taotao准教授、Ding Feng研究員、Wang Xinran教授です。この研究は、国家重点研究開発プログラム、国家自然科学財団、江蘇省基礎研究プログラム、蘇州イノベーションと起業家精神をリードする人材およびその他のプロジェクト、さらに未来インテリジェントチップ学際研究センター（アルチェン基金）、ニューコーナーストーン科学財団科学探査賞、シャオミ基金から資金提供を受けた。