在全球半導(dǎo)體技術(shù)競爭日益激烈的背景下，二維半導(dǎo)體材料正成為突破硅基芯片物理極限的重要方向。以二硫化鉬為代表的二維材料因其獨特的電學(xué)性能，被視為下一代半導(dǎo)體技術(shù)的潛在替代者。然而，如何實現(xiàn)大尺寸、高質(zhì)量二硫化鉬薄膜的規(guī)?；苽洌恢笔侵萍s其產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵難題。

傳統(tǒng)金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積技術(shù)是半導(dǎo)體制造的核心工藝之一，但該技術(shù)在制備二硫化鉬薄膜時面臨雙重挑戰(zhàn)：一方面，薄膜生長速率緩慢，難以滿足工業(yè)化生產(chǎn)需求；另一方面，前驅(qū)體分解過程中產(chǎn)生的碳雜質(zhì)會嚴(yán)重污染薄膜，導(dǎo)致其電學(xué)性能下降。針對這些技術(shù)瓶頸，科研團(tuán)隊通過創(chuàng)新工藝路徑，提出了"氧輔助金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積技術(shù)"的解決方案。

研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，在高溫沉積環(huán)境中引入適量氧氣，能夠有效促進(jìn)前驅(qū)體中的碳元素與氧結(jié)合生成揮發(fā)性氣體，從而顯著減少碳雜質(zhì)在薄膜表面的沉積。通過精確控制氧濃度和反應(yīng)溫度，團(tuán)隊成功制備出6英寸高質(zhì)量二硫化鉬薄膜，其生長速率較傳統(tǒng)方法提升了100至1000倍。實驗數(shù)據(jù)顯示，新工藝制備的薄膜均勻性達(dá)到98%以上，碳雜質(zhì)含量降低至0.1%以下。

這項突破性成果近日發(fā)表于國際頂級學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》。審稿專家指出，該研究通過動力學(xué)調(diào)控與雜質(zhì)控制雙重創(chuàng)新，解決了長期困擾二維半導(dǎo)體規(guī)?；苽涞暮诵膯栴}，為二維材料進(jìn)入半導(dǎo)體制造產(chǎn)線奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。目前，研究團(tuán)隊已掌握二維半導(dǎo)體襯底工程、薄膜應(yīng)力調(diào)控等關(guān)鍵技術(shù)，正在開發(fā)適用于12英寸晶圓的新型沉積設(shè)備，以匹配現(xiàn)有硅基半導(dǎo)體產(chǎn)線的工藝要求。

二維半導(dǎo)體材料的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程正加速推進(jìn)。相較于傳統(tǒng)硅基材料，二硫化鉬具有原子級厚度、高載流子遷移率等優(yōu)勢，特別適用于柔性電子、高頻通信等新興領(lǐng)域。隨著制備技術(shù)的突破，二維半導(dǎo)體有望在3至5年內(nèi)實現(xiàn)小批量試產(chǎn)，為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)帶來新的技術(shù)變革。