共同通訊：Lain-Jong Li and Vincent Tung
通訊單位：King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Thuwal, Kingdom of Saudi ArabiaDOI：10.1038/s41563-020-0795-4在摩爾定律（Moore’s Law）的指導(dǎo)下，通過對(duì)平面晶體管的尺寸和電壓進(jìn)行比例縮放來提高性能并且節(jié)約成本。鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Fin-FET）的誕生為進(jìn)一步的器件擴(kuò)展創(chuàng)造了機(jī)會(huì)，但Fin-FET的縮放受到短溝道效應(yīng)的限制。在對(duì)FET架構(gòu)的設(shè)計(jì)更新過程中，通過使用多堆疊半導(dǎo)體納米片和周圍柵極金屬組成新興的堆疊結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出更好的短溝道控制能力，有望于進(jìn)一步擴(kuò)展摩爾定律。在這種結(jié)構(gòu)中，具有高長(zhǎng)寬比的單層單晶過渡金屬硫?qū)倩衔铮═MD）納米帶具有極大的應(yīng)用潛力。雖然現(xiàn)在已有的針對(duì)TMD納米帶合成策略可以單獨(dú)控制層數(shù)、結(jié)晶度、自對(duì)準(zhǔn)和尺寸，但是仍缺乏能夠?qū)⑸鲜鏊刑匦詤f(xié)同結(jié)合的TMD納米帶的制備途徑。1. 通過使用ledge-directed epitaxy (LDE) 輔助化學(xué)氣相沉積（CVD）法在 β-Ga2O3 (100) 襯底上制備連續(xù)、自對(duì)準(zhǔn)、單層單晶的MoS2納米帶陣列；2. LDE-MoS2納米帶具有長(zhǎng)距離的空間均勻性，電荷傳輸性能與機(jī)械剝離的樣品相當(dāng)，具有108的開關(guān)比和 65 cm2 V-1 s-1的電子遷移率（室溫）;3. LDE-MoS2納米帶可以輕松轉(zhuǎn)移到其他基底上，并且β-Ga2O3可以重復(fù)使用；4. LDE也可用于p-WSe2納米帶的制備，是一種通用的外延生長(zhǎng)技術(shù)。 ● 圖1. LDE生長(zhǎng)單層MoS2納米帶a. LDE-MoS2生長(zhǎng)方法示意圖。(i) 使用帶有裸漏壁架的單晶β-Ga2O3（100）作為襯底；(ii) 具有最佳取向的MoS2晶核在β-Ga2O3的壁架上形核；(iii) MoS2晶疇對(duì)準(zhǔn)形成連續(xù)的納米帶；(iv) 使用PDMS輔助轉(zhuǎn)移工藝，可以輕易的從β-Ga2O3（100）基底上將MoS2納米帶剝離并轉(zhuǎn)移到任意基底上；(v) 剝離后的β-Ga2O3基底可用于新一輪生長(zhǎng)。b. 計(jì)算生成β-Ga2O3（100）的晶體結(jié)構(gòu)，包括（-201）和（001）壁架的橫截面圖。c-e. 通過原子力顯微鏡（AFM）表征MoS2納米帶生長(zhǎng)的各個(gè)階段。f. 對(duì)準(zhǔn)的MoS2納米帶陣列的AFM照片。g. 連續(xù)、大尺寸的MoS2納米帶陣列的SEM照片。● 圖2. 通過二次諧波（SHG）顯微鏡和dark-field (DF) STEM表征LDE-MoS2納米帶b. 激光極化方向和MoS2納米帶扶手椅（armchair）方向之間的夾角。c. SHG強(qiáng)度和背散射激光的極坐標(biāo)圖。d. 方向?yàn)?°和180°MoS2的STEM表征。f,g. annular dark-field (ADF) STEM照片。● 圖3. 原子尺度表征LDE-MoS2納米帶的生長(zhǎng)機(jī)理a. 在β-Ga2O3（100）襯底上生長(zhǎng)的MoS2納米帶橫截面的HAADF-STEM圖像。b. 垂直于[010]方向拍攝的β-Ga2O3（100）襯底截面的HAADF-STEM圖像。c,d. 計(jì)算得到方向?yàn)?°和180°形核的原子模型。e. DFT計(jì)算得到的勢(shì)能面（PES）映射。● 圖 4. 基于MoS2納米帶的場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET）的光學(xué)和電學(xué)表征a. 兩個(gè)平行的MoS2納米帶的光致發(fā)光（PL）光譜映射圖。b. 在恒定尖端電壓下MoS2納米帶的拓?fù)鋱D和相應(yīng)的電流映射圖。c. 在單晶h-BN上構(gòu)建的MoS2-FET器件結(jié)構(gòu)示意圖。https://www.nature.com/articles/s41563-020-0795-4
