艾德思：我国科研工作者也立足于二维材料在未来科技领域的巨大应用前景



自2004年发现石墨烯以来,二维原子单晶包括石墨烯/过渡金属硫族化物(TMDs)以及最近发现的单元素二维X-烯(Xenes, 如磷烯/硅烯/锑烯)等,由于具有独特优异的物理光电性能,而活跃成为当今材料科学领域的前沿,并引领了后摩尔时代的电子/信息和能源等领域的快速发展,其发现者A. Geim和K. Novoselov也因此获得了2010年度的诺贝尔物理学奖.相比于Si基和GaAs基等传统半导体,二维材料具有高迁移率/高吸光率和CMOS兼容以及高透明/强韧性和低成本等重要优势 [1-4],为新一代可穿戴/高密集和智能化的光电子集成电路的发展提供了新型的材料基础和平台.

我国科研工作者也立足于二维材料在未来科技领域的巨大应用前景,为抢占二维新兴领域的国际制高点,开展了大量的前瞻性基础和应用研究工作.作为半导体领域的知名核心期刊,<半导体学报>也一直报道国内外该领域的最新发展情况,并及时邀请中科院半导体所李京波研究员和南京大学王欣然教授作为客座编辑,出版了题为"2D Materials and Devices'的专题特刊.李京波小组是国际上最早开展二维半导体材料与器件的研究小组之一,获得了国际学术界的广泛关注,其组内核心成员霍能杰博士和杨玉珏博士于2017年3月在<半导体学报>上发表了标题为" Optoelectronics based on 2D TMDs and heterostructures '的原创性文章 [5].该文章系统报道了基于自主研发的二维半导体及其异质结的材料制备方式/随厚度依赖的光学性能(PL和拉曼)和高性能光电子器件(包括晶体管/光电探测器和光伏电池等)的研究工作,为二维半导体技术的发展起到了一定的促进作用和指导意义.特别是,详细研究了二维TMDs及异质结的层间耦合作用和量子限制效应对声子模式和能带结构的重要影响和内在机制,发现单层TMDs具有直接带隙结构并表现出卓越的荧光性能

最近,美国麻省理工学院(MIT)的Jeehwan Kim教授于2018年11月在国际顶级期刊Science上发表了题为" Controlledcrack propagation for atomic precision handling of wafer-scale two-dimensional materials '的文章 [6],率先开发出一种层分辨率分裂(LRS)技术来生产晶圆规模的单层二维材料,具有使二维半导体技术走向商业化的里程碑式意义.值得注意的是,该Science文章在两处正面引用了上述<半导体学报>的文章,他们用了大篇幅并采用<半导体学报>报道的实验结果(即单层WS2的直接带隙～1.99 eV及强烈的荧光性能(图1a)),以作为他们成功制备出单层WS2的重要依据之一.

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