晶體薄片的可控合成為先進的未來電子產品鋪平了道路

根據一項開發出一種新的、理想化的二維半導體材料制造方法的國際合作，第三維可能會阻止電子產品變得更薄、更小和更靈活。他們于6月3日在NanoResearch上發表了他們的方法。

由中國上海交通大學化學副教授LinZhou領導的研究人員專注于砷化銦(InAs)，這是一種窄帶隙半導體，具有可用于高速電子和高靈敏度紅外光電探測器的特性。與大多數現有的具有層狀結構的2D材料不同，問題在于InAs通常具有3D晶格結構，這使得轉化為用于先進電子和光電應用的超薄2D薄膜具有挑戰性。

“大型超薄2D非層狀材料的增長一直是一個巨大的挑戰，但值得解決。感謝它的高遷移率和可調帶隙，二維InAs可能成為下一代高性能納米電子學的關鍵材料，納米光子學和量子器件，”周說。“它具有兩種InAs的優點，例如高載流子遷移率、小而直接的帶隙尺寸，以及具有適用于小尺寸器件的超薄性質的2D材料具有柔韌性和透明性。”這項工作還為通過結合非層狀結構的材料進一步擴展二維半導體提供了一種有前途的方法。

研究人員在外延生長中利用了被稱為范德華力的弱原子吸引力。這種力描述了中性分子如何相互連接，而外延則涉及將一種材料覆蓋到晶體狀基板上。研究人員使用自然分層的原子級扁平云母作為基材，生長出一層薄薄的InAs。云母基板中的分子和InAs中的分子相互吸引到足以連接，防止InAs長成3D晶格。此外，范德華生長確保了生長的2DInAs中無應變且沒有錯配位錯。InAs可以非常薄并具有所需的特性。

Zhou還指出，InAs和基板不會共價鍵合，因此可以將它們分離并重新使用基板，從而使合成過程更具成本效益。

“我們還發現，由于量子限制效應，我們可以通過改變材料的厚度來調整二維InAs的特性，”周說。“2DInAs易于定制以實現所需的性能并與其他化合物集成。除了在合成過程中控制厚度外，我們還可以將2DInAs與其他2D材料堆疊以形成具有多功能性能的異質結，從而在電子和光伏。”

最終的2DInAs材料采用三角形薄片的形式，大約5納米厚。這大約是單個紅細胞大小的0.0007。周說，材料越小，最終組成的設備就越小。

“在這項工作之前，尚未報道高質量的2D(即厚度小于10納米)InAs，更不用說具有獨特光學和電子特性的2DInAs單晶的可擴展合成了，”Zhou說。“我們的工作為基于InAs的設備和集成的小型化鋪平了道路。”

接下來，周表示，該團隊將探索新的二維半導體，最終目標是在大面積上實現高質量二維材料的可擴展合成，用于多功能應用。