南京大學突破關(guān)鍵技術(shù) 實現(xiàn)2英寸MoS2單晶薄膜外延生長

近期，南京大學電子科學與工程學院王欣然教授課題組研究突破二維半導體單晶制備和異質(zhì)集成關(guān)鍵技術(shù)。

南京大學消息顯示，合作團隊提出了一種方案，通過改變藍寶石表面原子臺階的方向，人工構(gòu)筑了原子尺度的“梯田”。利用“原子梯田”的定向誘導成核機制，實現(xiàn)了 TMDC 的定向生長。基于此原理，團隊在國際上首次實現(xiàn)了 2 英寸 MoS2 單晶薄膜的外延生長。

得益于材料質(zhì)量的提升，基于 MoS2 單晶制備的場效應(yīng)晶體管遷移率高達 102.6 cm2/Vs，電流密度達到 450 μA/μm，是國際上報道的最高綜合性能之一。同時，該技術(shù)具有良好的普適性，適用于 MoSe2 等其他材料的單晶制備，該工作為 TMDC 在集成電路領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了材料基礎(chǔ)。

而在第二個工作中，電子學院合作團隊基于第三代半導體研究的多年積累，結(jié)合最新的二維半導體單晶方案，提出了基于 MoS2薄膜晶體管驅(qū)動電路、單片集成的超高分辨 Micro-LED 顯示技術(shù)方案。

據(jù)介紹，合作團隊瞄準高分辨率微顯示領(lǐng)域，提出了 MoS2薄膜晶體管驅(qū)動電路與 GaN 基 Micro-LED 顯示芯片的 3D 單片集成的技術(shù)方案。團隊開發(fā)了非“巨量轉(zhuǎn)移”的低溫單片異質(zhì)集成技術(shù)，采用近乎無損傷的大尺寸二維半導體 TFT 制造工藝，實現(xiàn)了 1270 PPI 的高亮度、高分辨率微顯示器，可以滿足未來微顯示、車載顯示、可見光通訊等跨領(lǐng)域應(yīng)用。

其中，相較于傳統(tǒng)二維半導體器件工藝，團隊研發(fā)的新型工藝將薄膜晶體管性能提升超過 200%，差異度降低 67%，最大驅(qū)動電流超過 200 μA/μm，優(yōu)于 IGZO、LTPS 等商用材料，展示出二維半導體材料在顯示驅(qū)動產(chǎn)業(yè)方面的巨大應(yīng)用潛力。

該工作在國際上首次將高性能二維半導體 TFT 與 Micro-LED 兩個新興技術(shù)融合，為未來 Micro-LED 顯示技術(shù)發(fā)展提供了全新技術(shù)路線。

關(guān)鍵詞： 南京大學 關(guān)鍵技術(shù) 外延生長 單晶薄膜