本报讯（记者朱汉斌）近日，由松山湖材料实验室、中国科学院物理研究所、北京大学、华南师范大学组成的联合研究团队在松山湖材料实验室研究员张广宇的指导下，创新性搭建了一台8英寸垂直化学气相沉积系统，并在单晶蓝宝石衬底上外延生长了8英寸高定向单层二硫化钼晶圆。相关成果发表于《先进材料》。
以单层二硫化钼为代表的二维半导体具有极限物理厚度、原子级平整表面及优异的电学性能，被认为是后摩尔时代突破亚纳米技术节点的集成电路沟道材料。实现大规模二维半导体集成电路制造，高质量二维半导体晶圆材料是基础，也是关键。
过去一年中，国际上几个团队均报道了8至12英寸多晶单层二硫化钼晶圆制备工作。相比于多晶材料，在单晶衬底上高定向外延的单层二硫化钼晶圆具有更高的晶体质量和电学性能，在构筑高性能集成器件方面具有优势。目前高定向外延单层二硫化钼晶圆最大尺寸纪录为张广宇团队于2020年发表的4英寸。
研究人员基于已经积累的设备和材料生长经验，所外延的单层二硫化钼薄膜由两种反平排布的晶畴无缝拼接而成，在整个8英寸晶圆尺度上保持完整、单层和一致性，显示出极高的晶体学质量。基于单层二硫化钼8英寸晶圆制备的场效应晶体管平均电子迁移率超过50cm2/v·s，开关比超过107，展示出优异的电学质量。此外，研究团队成功实现了基于单层二硫化钼8英寸晶圆的逻辑电路和11阶环形振荡器的批量制备，器件均表现出优异的电学输出性能。
这项工作预期可加速推动二维半导体从实验室到工厂的进程，为新一代电子技术发展提供关键材料和技术支撑。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1002/adma.202402855