Nature发文双层纳米新材料引领晶体管飞跃，领先路线图整6年

　　编辑：时光  【新智元导读】最近，南京大学、东南大学等合作研究成功登上Nature，研究二硫化钼生长技术，1350度高温，双膜均匀，有望替代硅基半导体。
　　MoS₂是个啥玩意？
　　二硫化钼，黑色固体粉末，有金属光泽，是重要的固体润滑剂……
　　最最最关键地是，它是新型的二维纳米材料，在晶体管方面有巨大潜力。
　　堪比石墨烯！
　　就在几天前的5月4日，南京大学、东南大学等联合在Nature发表论文，研究双层二硫化钼的可控生长机理取得重要突破。
　　论文地址：https://www.nature.com/articles/s41586-022-04523-5
　　双层可控均匀生长
　　现有研究表明，过渡金属硫化物是后硅基时代的重要研究领域。
　　与单分子膜相比，双分子膜具有良好的静电控制、更小的带隙和更高的迁移率。
　　而且，双层膜有可能改善晶体管的能量延迟。
　　然而，尽管单层膜的生长取得了进展，但多层膜的可控外延生长仍然是一个巨大的挑战。
　　研究通过对C面蓝宝石上单层与双层MoS2生长的热力学分析，认为双层二硫化钼在C面蓝宝石上的均匀成核(>99%)。
　　基于双层膜MoS₂通道在迁移率和电流密度性方面比单层膜有了显著改善。
　　团队通过计算模拟指出，蓝宝石C面六层台阶(~1.4 nm)与双层MoS2厚度匹配，存在较强的界面相互作用，能够引导双层MoS2上下两层的同时成核与肩并肩生长。
　　基于这一机制，研究实现了厘米级均匀双层MoS2层数可控外延生长。
　　基于双层MoS2通道的场效应晶体管(FET)器件，在迁移率（高达122.6 cm2 V 1 s 1）和电流密度(1.27 mA μm-1)方面，相比于单层MoS2的FET器件有了显著的改善，并超过了高性能FETs的2028路线图目标。
　　研究团队
　　均匀双层二硫化钼薄膜外延生长，这项技术的背后有着一个怎样的研究团队？
　　此项研究由南京大学电子学院王欣然教授主导。
　　王欣然教授2004年本科毕业于南京大学，2010年获美国斯坦福大学物理学博士学位，现为南京大学电子科学与工程学院、固体微结构国家重点实验室教授、博士生导师。
　　近年来，他的主要研究兴趣在开展二维材料与信息器件的研究，2011年入选国家首批「青年计划」，2013年获国家杰出青年基金资助，2014年获江苏省五四青年奖章。
　　论文的合作研究者还有东南大学王金兰教授。
　　她先后获江苏省杰出青年学者、国家自然科学基金杰出青年学者、东南大学特聘教授。
　　目前，她的主要研究兴趣在低维材料的物理化学性质的理论研究。
　　还有其它18名研究成员均为南京大学或东南大学师生。
　　正如，王欣然教授在2016年接受采访时所言，「过去半个多世纪以来，以硅基集成电路为基础的信息技术得到了飞速的发展，晶体管尺寸正在接近物理极限，「后摩尔时代」即将到来。」
　　他认为，「二维材料具有极限沟道厚度、高迁移率、能带可调控等特点，是最有希望在微电子和光电子领域引发革命的材料之一。」
　　他当时就希望，能够构筑具有颠覆性的电子、光电、量子集成器件，并最终实现应用。
　　参考资料：
　　https://www.acabridge.cn/research/202205/t20220505_2223683.shtml
　　https://ese.nju.edu.cn/ab/b4/c39363a568244/page.htm
　　https://physics.seu.edu.cn/jlwang/
　　https://www.materialsviewschina.com/2016/02/19903/?from=groupmessage&isappinstalled=