克日，中国钻研中我校合肥微尺度物资迷信国家钻研中间曾经华凌传授、维器往事网物理学院乔振华传授以及化学与资料迷信学院邵翔传授在二维电学器件范德华打仗钻研中取患上新妨碍，德华打仗展现了一种制备二维电学器件的患上“全重叠”技术，优化了二维资料与金属电极之间的妨碍界面打仗，为二维电学器件的迷信制备提供了一种功能、高品质且高晃动性的中国钻研中普适方式。相干钻研成果于5月30日以“Reliable wafer-scale integration of two-dimensional materials and metal electrodes with van der Waals contacts”为题在线宣告在国内学术期刊《人造·通信》上(Nat. Co妹妹un.15:4619(2024))。维器往事网

在二维电学器件制备的德华打仗老例工艺中，金属电极的患上蒸镀是一个紧张关键。蒸发的妨碍高能量金属原子在聚积到二维资料外表的历程中极易造成其晶格伤害，从而引入少许弱点，迷信在影响电极/二维资料界面电学打仗的中国钻研中同时，导致严正的维器往事网费米钉扎效应，最终影响器件的德华打仗电学功能。因此，实现二维资料以及金属电极间的坚贞电学打仗成为了改善二维电学器件功能的紧张成果。近些年来的钻研表明，对于二维电学器件，边缘打仗是一种事实的电学打仗模式，但其技术难度较大，难以规模化运用。比照之下，在二维资料外表实现范德华打仗可能是一种更好的抉择。范德华打仗是指二维资料以及金属电极经由范德华力相浸染，这种方式在防御引入少许弱点的同时可能实现较好的电学打仗，具备更强的操作性以及大规模运用的后劲。

为了实现坚贞的二维范德华打仗，该团队开辟了一种“全重叠”技术，在二维电学器件的制备历程中，实现金属电极与二维资料的间接重叠，防御了金属蒸镀等关键，从而呵护了二维资料免受伤害，并实现为了优异的电学功能。如图1所示，运用全重叠技术制备的二维电学器件具备犀利的金属-半导体打仗界面，界面处存在平展、清晰的范德华间隙，而且二维资料一侧不金属原子的夹杂，这表明金属电极以及二维半导体之间组成为了高品质的范德华打仗。因为打仗界面的改善，全重叠技术制备的二维半导体晶体管比照于金属蒸镀工艺，关态电流着落了95%以上，亚阈值摆幅着落了50%，同时具备更高的开关比，在实现低功耗集成电路方面更具劣势。

图1. 全重叠技术及制备的二维电学器件。（a-b）范德华衬底辅助的金属电极剥离及全重叠技术呈现图；（c-d）全重叠技术制备的二维电学器件截面原子图像及元素扩散，展现了金属- 二维半导体间犀利的范德华界面（3.7 ?）；（e-f）全重叠技术制备的二维场效应晶体管电学功能，其开关比高达107，亚阈值摆幅约5 V/dec，比运用蒸镀电极制备的晶体管器件功能降职一个数目级。

为了展现全重叠技术在晶圆级制作上的后劲，团队运用该技术制备了单层二硫化钼的场效应晶体管阵列（如图2所示），器件良率高达98.4%，呈现出优异的不同性以及晃动性。这一晶体管阵列的平均开关比为6.8×106，其中开关比大于106的器件占比达91.3%。晶体管阵列的优异功能以及高度不同性进一步证明了全重叠技术在实现二维电学器件坚贞电学打仗方面的劣势，表明该技术有望为未来二维电学器件的工业级制作提供新的技术蹊径。

图2. 单层二硫化钼场效应晶体管阵列制备及电学功能。 （ a ）全重叠技术制备的单层MoS2场效应晶体管阵列；（ b ）396个单层MoS2晶体管的开态电流扩散统计；（ c-d ）366个单层MoS2晶体管的转移特色曲线及开态电流、开关比统计扩散（翦灭击穿及破损器件）。

中国迷信技术大学合肥微尺度物资迷信国家钻研中间博士钻研生张晓东、博士后黄辰曦以及李泽宇为本论文的配合第一作者。这项钻研患上到了中国迷信院晃动反对于根基钻研畛域青年团队妄想、科技立异2030严正名目、华米立异守业基金、国家人造迷信基金以及中间高校根基科研营业费等科研项指标反对于。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-49058-7