【前言】

在原子尺度上精確設計具有垂直結構的高性能半導體薄膜可用于現(xiàn)代集成電路和新型材料的研究。獲得這種薄膜的一種方法是實現(xiàn)連續(xù)的層層自組裝，即利用二維構建材料在垂直方向上堆疊，并依靠范德華力連接。石墨烯以及過渡金屬二硫化物這些只有1和3原子厚的二維材料就被用于實現(xiàn)一些早先制備較為困難的異質(zhì)結，并表現(xiàn)出較為優(yōu)異的物理特性。然而，還沒有既能保持二維材料構建本征特性又能產(chǎn)生夾層界面的大規(guī)模自組裝的方法存在，這限制了層層自組裝方法向一個小尺度規(guī)模化制備的轉(zhuǎn)變。

【成果簡介】

康奈爾大學Jiwoong Park(通訊作者)等人報道了實現(xiàn)高水平空間均勻性和本征夾層界面生產(chǎn)晶圓級尺度的半導體薄膜的方法。相關研究論文以題為“Layer-by-layer assembly of two-dimensional materials into wafer-scale heterostructures”于2017年9月21日在線發(fā)表于Nature頂刊。薄膜的垂直方向組分通過二維材料模塊在真空下原子尺度上的自組裝實現(xiàn)。同時制備了一些大規(guī)模、高質(zhì)量的異質(zhì)結薄膜和設備，包括超晶格薄膜、批次生產(chǎn)的電阻可調(diào)的隧道結陣列、能帶調(diào)控異質(zhì)結隧道二極管以及毫米級超薄膜。堆疊形成的膜可拆卸、可中斷并與水和塑料等界面相容，從而可實現(xiàn)與其他光學和機械系統(tǒng)集成。

【圖文導讀】

圖一、利用層層自組裝獲得高質(zhì)量半導體薄膜

圖二、程序化真空堆疊(PVS)過程

圖三、利用層數(shù)或垂直組分來調(diào)控半導體薄膜的電導率

圖四、應用于光學和機械領域可拆卸和自支撐的半導體薄膜