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該研究提出模塊化局域元素供應生長技術，成功實現(xiàn)了半導體性二維過渡金屬硫族化合物晶圓(烘箱)批量化高效制備，晶圓尺寸可從2英寸擴展至與現(xiàn)代半導體工藝兼容的12英寸，有望推動二維半導體材料由實驗研究向產(chǎn)業(yè)應用過渡，為新一代高性能半導體技術發(fā)展奠定了材料基礎。

二維半導體是一種新興半導體(烘箱)材料，具有優(yōu)異的物理化學性質，以單層過渡金屬硫族化合物為代表。與傳統(tǒng)半導體發(fā)展路線類似，晶圓材料是推動二維半導體技術邁向產(chǎn)業(yè)化的根基。如何實現(xiàn)批量化、大尺寸、低成本制備二維半導體晶圓是亟待解決的科學問題。

針對二維半導體晶圓的尺寸放大與批量制備核心科學問題，研究人員提出了一種全新的模塊化局域元素供應生長策略，實現(xiàn)了二維半導體最大到12英寸晶圓(烘箱)的批量化制備。

為了解決批量化制備的難題，研究人員在單層過渡金屬硫族化合物制備過程中，實驗設計將所需的多種前驅體與生長襯底以“面對面”模式組裝構成單個生長模塊。過渡金屬元素與硫族元素按精確比例局域供應至生長襯底，實現(xiàn)單層過渡金屬硫族化合物晶圓的高質量制備。多個生長模塊可通過縱向堆疊組成陣列結構，實現(xiàn)多種尺寸晶圓薄膜的低成本批量化制備。

該研究成果為二維半導體晶圓的大尺寸、規(guī)模化制備提供了一種全新的技術方案，有望推動二維半導體走向產(chǎn)業(yè)應用。