剥离表面将晶体管驱动到壁架

在KAUST发现单晶TMD纳米带的外延生长过程之后，半导体制造商越来越关注二维材料，例如过渡金属二卤化物(TMD)。晶体管设计的一种新兴趋势涉及节省空间的体系结构，该体系结构将组件彼此堆叠。TMD对于这些系统具有潜力，因为它们易于形成具有电，光和磁活性的称为纳米带的薄片。但是，典型的半导体工艺(例如光刻)需要复杂的过程才能生产出具有足够质量的TMD用于器件。

与美国，比利时和台湾的研究人员合作，KAUST的Vincent Tung及其同事正在开发使用表面模板指导单晶生长的TMD制造的替代方法。

研究人员Areej Aljarb在用高分辨率电子显微镜分析候选人时，发现了一种名为三氧化镓(Ga 2 O 3)的半导体的不寻常之处。在用胶带剥离了片状材料层之后，她看到了一系列狭窄的，梯状的壁架，这些壁架在整个Ga 2 O 3表面上上下移动。

“台阶非常陡峭且暴露良好，” Aljarb说。“而且由于位于这些壁架附近的原子具有不对称结构，因此它们可以沿特定方向推动生长。”

KAUST的研究人员正在开发使用表面模板指导单晶生长的TMD制造的替代方法。信贷：2020 KAUST

当研究小组将Ga 2 O 3表面暴露于钼和硫的混合气体中时，他们观察到TMD纳米带沿着壁架纵向结晶，其结构几乎没有缺陷。显微镜实验和理论模型表明，壁架原子具有独特的高能特征，能够使成核排列形成单晶纳米带。董说：“几十年来，科学家一直试图在绝缘体上生长二维单晶半导体，这项工作表明，控制衬底的壁架是关键。”

有趣的是，纳米带可以被拉出并转移到其他基材上而不会损坏它们。为了探索壁架定向生长技术的潜在应用，该国际小组联合起来设计了一种晶体管，该晶体管能够从Ga 2 O 3模板中掺入纳米带。电子测量表明，新晶体管可以高速运行，并且具有与通过更多劳动密集型技术生产的TMD材料相似的放大系数。

Aljarb指出：“利用弱的物理相互作用，纳米带沿着壁架生长，从而保持原位，这意味着TMD与下面的Ga 2 O 3衬底之间不会形成化学键。” “这一独特的功能使我们能够将纳米带转移到异质基材上，用于许多应用，包括晶体管，传感器，人造肌肉和原子薄的光伏材料。”