这项新研究的第一作者是舰队/新南威尔士大学的博士生王一芳
摩尔定律是一种经验主义的理论，描述了集成电路中晶体管的数量每隔几年就会翻一番。然而，摩尔定律已经开始失效，因为晶体管现在太小了，目前的硅基技术无法提供进一步缩小的机会。
克服摩尔定律的一种可能是利用二维半导体。这些二维材料非常薄，可以让自由载流子(即携带信息的电子和晶体管空穴)沿超薄平面传播。这种载流子的限制可能使半导体的转换非常容易。它还允许载流子的定向路径移动而不散射，因此导致晶体管的电阻无限小。这意味着在理论上，二维材料可以制造出在开关过程中不浪费能量的晶体管。理论上，它们可以非常快地切换，也可以在非工作状态下切换到绝对零电阻值。听起来很理想，但生活并不理想!实际上，要想制造出如此完美的超薄半导体，还需要克服很多技术障碍。当前技术的障碍之一是沉积的超薄膜充满了晶界，因此载流子被反弹回来，因此电阻损失增加。
最令人兴奋的超薄半导体之一是二硫化钼(MoS)2)，过去二十年来，人们一直在研究它的电子特性。然而，获得非常大规模的二维mo2没有任何晶界已被证明是一个真正的挑战。利用目前任何大规模沉积技术，无晶界MoS2这是制造集成电路所必需的，但尚未达到可接受的成熟度。然而，现在新南威尔士大学(UNSW)化学工程学院的研究人员基于一种新的沉积方法开发了一种消除这种晶界的方法。
新的沉积方法:合成和剥离(例如转移到硅衬底上)2D半导体MoS2
“这种独特的能力是在液态镓金属的帮助下实现的。镓是一种令人惊奇的金属，熔点很低，只有29.8℃。这意味着在正常的办公室温度下，它是固体，而当它放在别人的手掌上时，它就会变成液体。它是一种熔化的金属，所以它的表面原子般光滑。它也是一种传统的金属，这意味着它的表面提供了大量的自由电子来促进化学反应。”该论文的第一作者王一芳女士说。
“通过将钼和硫的来源靠近镓液态金属表面，我们能够实现形成钼硫键的化学反应，以建立所需的MoS2．形成的二维材料被模板化到原子光滑的镓表面上，因此它自然有核且无晶界。这意味着通过第二步退火，我们能够获得非常大面积的MoS2无晶界的。这是扩大这种迷人的超光滑半导体的重要一步。”该研究的主要作者Kourosh Kalantar - Zadeh教授说。
新南威尔士大学的研究人员现在正计划将他们的方法扩展到制造其他二维半导体和介电材料，以制造出许多可以用作晶体管不同部分的材料。
这项工作是在澳大利亚皇家墨尔本理工学院和美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)的合作者的帮助下进行的。
”二维硫化钼在液态金属上的自沉积，王一芳，Mohannad Mayyas，杨琼，唐剑波，Mohammad B. Ghasemian，韩嘉洛，Aaron Elbourne, Torben Daeneke, Richard B. Kaner, Kourosh Kalantar‐Zadeh，先进功能材料(首次出版于2020年10月)。
DOI: 10.1002 / adfm.202005866