“干法轉(zhuǎn)移”實現(xiàn)晶圓級單晶二維半導(dǎo)體柔性集成

??記者27日從西湖大學(xué)獲悉，該校工學(xué)院孔瑋教授團隊成功實現(xiàn)晶圓級單晶二硫化鉬薄膜在柔性基底上的高質(zhì)量集成，將單晶二維半導(dǎo)體轉(zhuǎn)移集成技術(shù)從“濕法”推進(jìn)到“干法”路線，為突破長期制約高性能柔性電子發(fā)展的技術(shù)瓶頸提供了新路徑。相關(guān)研究成果日前發(fā)表于《自然·電子》期刊。

??以單晶二硫化鉬為代表的二維半導(dǎo)體材料，兼具原子級厚度的柔韌性與卓越電學(xué)性能，是發(fā)展高性能柔性電子器件的重要候選材料。但其潔凈、高質(zhì)量、可規(guī)模化的轉(zhuǎn)移集成一直是行業(yè)難題。此前，這類材料通常通過化學(xué)氣相沉積法在藍(lán)寶石襯底上外延生長，并采用“濕法轉(zhuǎn)移”技術(shù)轉(zhuǎn)移至柔性基底。但該方法需使用聚合物、水或有機溶劑，會在材料表面留下難以根除的殘留，影響材料性能。

??研究團隊另辟蹊徑，開發(fā)出基于氧化物的“干法轉(zhuǎn)移”策略：先通過電子束蒸發(fā)沉積一層極薄的三氧化二鋁，用于增強氧化物與二硫化鉬之間的界面結(jié)合；再用原子層沉積技術(shù)覆蓋另一層三氧化二鋁，形成高質(zhì)量高介電常數(shù)柵介質(zhì)層。該轉(zhuǎn)移工藝全程避免二硫化鉬表面與聚合物、水或有機溶劑直接接觸，有效保留材料本征特性。

??“基于該工藝，我們構(gòu)建的晶圓級高密度柔性晶體管陣列實現(xiàn)了多項性能突破。”孔瑋介紹。

??研究團隊將該晶體管陣列用于主動矩陣觸覺傳感系統(tǒng)，并貼合在軟體機器人手爪表面。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r感知和繪制壓力分布，幫助機器人識別物體的形狀、位置和大小。（記者劉園園）