技术突破核心 - 东南大学与南京大学联合团队成功突破了6英寸过渡金属硫化物二维半导体单晶量产核心技术难题 [1] - 该突破为二维半导体产业化迈出关键一步 [1] - 研究成果于1月30日发表于国际学术期刊《科学》 [1] 产业化面临的主要挑战 - 二维半导体的产业化制备长期面临两大挑战：需要大尺寸、低对称性的衬底作为外延模板；二维材料的原子级厚度使其对生长动力学极其敏感 [1] 关键技术方案与创新 - 团队基于金属有机化学气相沉积技术，通过氧辅助策略精准调控生长动力学 [1] - 在制备过程中引入氧气，并创新设计材料生长的预反应腔结构 [1] - 在高温下使氧气与前驱体充分预反应，降低了反应过程的能量障碍，使前驱物反应速率提升约1000倍以上 [1] 技术成果与性能提升 - 新方案使二硫化钼晶畴的生长速率较传统方法大幅提升 [1] - 晶畴平均尺寸从百纳米级提升至数百微米，并沿特定晶向有序排列 [1] - 解决了二维半导体大面积均匀生长的量产化难题 [1] - 可以抑制含碳中间体的形成，从而彻底解决碳污染问题 [1] - 同时解决了传统技术中碳污染、晶畴尺寸小、迁移率低等挑战 [1] 产业应用前景 - 该成果标志着二维半导体单晶量产核心技术取得实质性突破 [2] - 为其在集成电路、柔性电子及传感器等领域的规模化应用奠定了材料基础 [2]

技术突破 - 东南大学与南京大学联合团队基于金属有机化学气相沉积技术，通过氧辅助策略精准调控生长动力学，成功突破了6英寸过渡金属硫化物二维半导体单晶量产核心技术难题 [1] - 该技术解决了传统技术中碳污染、晶畴尺寸小、迁移率低等挑战，为二维半导体产业化迈出关键一步 [1] - 在制备过程中引入氧气并创新设计预反应腔结构，使前驱物反应速率提升约1000倍以上 [1] 性能提升 - 新方案使二硫化钼晶畴的生长速率较传统方法大幅提升，晶畴平均尺寸从百纳米级提升至数百微米，并沿特定晶向有序排列 [2] - 该技术解决了二维半导体大面积均匀生长的量产化难题，并彻底解决了碳污染问题 [2] 行业意义 - 随着晶体管尺寸逼近物理极限，传统硅基技术面临挑战，以二硫化钼为代表的二维半导体材料被视为后摩尔时代最具潜力的非硅新材料 [1] - 此次成果标志着二维半导体单晶量产核心技术取得实质性突破，为其在集成电路、柔性电子及传感器等领域的规模化应用奠定了材料基础 [2]

材料科学研究突破 - 日本理化学研究所研究发现，通过在二硫化钼原子层间插入适量钾离子，可使其从半导体转变为金属、超导体或绝缘体 [1] - 使用特制晶体管器件调整电子特性，可使同一层状材料呈现超导、金属、半导体或绝缘等不同状态 [1] - 该研究成果已发表在《纳米快报》杂志上 [1] 二硫化钼相变特性 - 二硫化钼可分离为极薄晶体，含钼原子层夹在硫原子之间，存在2H（半导体）和1T（金属）两种相态 [3] - 通过场效应晶体管精确控制钾离子注入量，当每五个钼原子对应两个钾离子时，材料相态从2H突变为1T [3] - 2H相二硫化钼在下一代半导体器件中具有重要应用前景 [3] 超导现象发现 - 在1T相中注入适量钾并将样品冷却至-268℃时，首次观察到该相的超导现象 [3] - 此现象与先前在2H相观察到的超导发生在不同温度，属意外发现 [3] - 当钾离子浓度降低且温度设为-193℃时，材料会从金属转变为绝缘体 [4] 研究方法与应用前景 - 钾离子注入法已开发十年，能有效控制二维材料的结构和性质 [4] - 该方法不仅有助于探索超导体新特性，还可用于发现新型超导体 [4] - 研究成果为材料科学领域提供了新的相变控制手段 [3][4]