韩国研究人员使二维半导体“悬浮” 解决衬底对二维半导体材料的影响

图1：穹顶结构的二维半导体的图像，图片来源：韩国科学技术研究院（KIST）

原子厚度的二维半导体由于其具有比硅半导体优越的物理性能而备受关注。然而，由于其结构的不稳定性和昂贵的制造工艺，它们并不作半导体的首选材料。KAIST研究小组通过将二维半导体悬浮在穹顶形纳米结构上来降低高效半导体的生产成本。

二维半导体材料以其固有的柔性电子学的重要特征--柔性、高透明性和优良的载流子传输特性成为硅基半导体的替代品。

二维半导体具有优异的物理和化学性质，但由于它们极薄对环境过于敏感影响使用。因此，支撑表面的任何不规则都会影响二维半导体的性能，并使得生产可靠且性能良好的半导体器件更加困难，更能使电荷载流子迁移率或发光产率的严重退化。

为了解决这个问题，研究人员努力从根本上阻止衬底对二维半导体材料的影响。其中一种方法是使二维半导体悬浮。然而由于二维半导体材料下面没有支撑物，这种方法将降低机械耐久性。

材料科学与工程系的YeonSik Jung教授及其研究小组提出了一个新的思路：将高密度纳米图形化穹顶形衬底作为媒介插入二维半导体材料与衬底之间，以减轻两者之间的接触并阻止衬底引起的不利影响。

超过90%的纳米尺度的穹顶形支撑体相当于一个空的空间。这种结构上放置二维半导体产生类似悬浮的效果。因此，该方法不仅保证了器件的机械耐久性，同时将来自衬底的不利的影响最小化了。通过上述方法得到的二维半导体性能得到显著改善，电荷载流子迁移率增加了一倍以上。

此外，该团队降低了半导体制造的价格。通常需要昂贵的设备才能在纳米图形化衬底上构建超精细穹顶结构。研究小组采用了一种分子自组装方法制备纳米图形化衬底。该方法降低了生产成本，与传统半导体制造工艺相比具有良好兼容性。

Jung教授说：“这项研究可以用于改进使用各种二维半导体材料的器件以及使用石墨烯（一种金属二维材料）的器件。它有广泛的应用前景，例如用于下一代柔性显示器的高速晶体管通道的材料或用于光检测器中的活性层材料。”

原文来自：phys，原文题目：Levitating 2-D semiconductors for better performance，由材料科技在线团队翻译整理。