剝離表面將晶體管驅動到壁架

在KAUST發現單晶TMD納米帶的外延生長過程之后，半導體制造商越來越關注二維材料，例如過渡金屬二鹵化物(TMD)。晶體管設計的一種新興趨勢涉及節省空間的體系結構，該體系結構將組件彼此堆疊。TMD對于這些系統具有潛力，因為它們易于形成具有電，光和磁活性的稱為納米帶的薄片。但是，典型的半導體工藝(例如光刻)需要復雜的過程才能生產出具有足夠質量的TMD用于器件。

與美國，比利時和臺灣的研究人員合作，KAUST的Vincent Tung及其同事正在開發使用表面模板指導單晶生長的TMD制造的替代方法。

研究人員Areej Aljarb在用高分辨率電子顯微鏡分析候選人時，發現了一種名為三氧化鎵(Ga 2 O 3)的半導體的不尋常之處。在用膠帶剝離了片狀材料層之后，她看到了一系列狹窄的，梯狀的壁架，這些壁架在整個Ga 2 O 3表面上上下移動。

“臺階非常陡峭且暴露良好，” Aljarb說。“而且由于位于這些壁架附近的原子具有不對稱結構，因此它們可以沿特定方向推動生長。”

KAUST的研究人員正在開發使用表面模板指導單晶生長的TMD制造的替代方法。信貸：2020 KAUST

當研究小組將Ga 2 O 3表面暴露于鉬和硫的混合氣體中時，他們觀察到TMD納米帶沿著壁架縱向結晶，其結構幾乎沒有缺陷。顯微鏡實驗和理論模型表明，壁架原子具有獨特的高能特征，能夠使成核排列形成單晶納米帶。董說：“幾十年來，科學家一直試圖在絕緣體上生長二維單晶半導體，這項工作表明，控制襯底的壁架是關鍵。”

有趣的是，納米帶可以被拉出并轉移到其他基材上而不會損壞它們。為了探索壁架定向生長技術的潛在應用，該國際小組聯合起來設計了一種晶體管，該晶體管能夠從Ga 2 O 3模板中摻入納米帶。電子測量表明，新晶體管可以高速運行，并且具有與通過更多勞動密集型技術生產的TMD材料相似的放大系數。

Aljarb指出：“利用弱的物理相互作用，納米帶沿著壁架生長，從而保持原位，這意味著TMD與下面的Ga 2 O 3襯底之間不會形成化學鍵。” “這一獨特的功能使我們能夠將納米帶轉移到異質基材上，用于許多應用，包括晶體管，傳感器，人造肌肉和原子薄的光伏材料。”