近日，東南大學(xué)與南京大學(xué)聯(lián)合攻關(guān)的二維半導(dǎo)體技術(shù)取得重大突破。由東南大學(xué)物理學(xué)院王金蘭教授團(tuán)隊(duì)與南京大學(xué)王欣然教授團(tuán)隊(duì)共同研發(fā)的6英寸過渡金屬硫化物二維半導(dǎo)體單晶量產(chǎn)技術(shù)，成功攻克了傳統(tǒng)制備工藝中碳污染、晶疇尺寸受限、載流子遷移率低等關(guān)鍵瓶頸，相關(guān)成果已發(fā)表于國際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》。

隨著集成電路特征尺寸逼近1納米物理極限，以硅基材料為代表的傳統(tǒng)半導(dǎo)體技術(shù)遭遇發(fā)展天花板。以二硫化鉬為代表的二維過渡金屬硫化物因其原子級(jí)厚度和優(yōu)異的電學(xué)性能，被視為后摩爾時(shí)代最具潛力的替代材料。然而，該材料產(chǎn)業(yè)化長期面臨雙重挑戰(zhàn)：其一，需要大尺寸、低對(duì)稱性襯底作為外延模板；其二，原子級(jí)厚度導(dǎo)致生長過程對(duì)動(dòng)力學(xué)參數(shù)極度敏感，難以實(shí)現(xiàn)規(guī)?；苽?。

研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出氧輔助生長策略，通過設(shè)計(jì)預(yù)反應(yīng)腔體結(jié)構(gòu)，在高溫條件下使氧氣與前驅(qū)體發(fā)生充分預(yù)反應(yīng)。這一技術(shù)革新將反應(yīng)活化能降低80%以上，使前驅(qū)體反應(yīng)速率提升三個(gè)數(shù)量級(jí)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，二硫化鉬晶疇尺寸從傳統(tǒng)工藝的百納米級(jí)躍升至數(shù)百微米級(jí)，且沿特定晶向呈現(xiàn)高度有序排列。該技術(shù)不僅解決了大面積均勻生長難題，更通過阻斷含碳中間體形成路徑，徹底消除了制備過程中的碳污染問題。

技術(shù)突破帶來的性能提升顯著：在6英寸晶圓上制備的二維半導(dǎo)體器件，其載流子遷移率較傳統(tǒng)工藝提升5倍以上，開關(guān)比達(dá)到10?量級(jí)。這項(xiàng)成果為二維半導(dǎo)體在集成電路、柔性顯示等領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用奠定了關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)，標(biāo)志著我國在新型半導(dǎo)體材料領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。