二维半导体的直接键合与解键

《Nature Electronics》：Direct bonding and debonding of two-dimensional semiconductors

二维半导体通过直接键合与脱键技术实现高质量外延单层薄膜制备，无需中间层，可在真空及手套箱环境中完成，确保层间扭转角和层数精确控制，成功制备MoS?和MoSe?同质/异质结构，并验证其直接键合到高κ基板时电子特性保持。

　　

摘要

二维（2D）半导体是构建先进电子设备的理想材料。然而，制造具有工程化层的高质量2D半导体晶圆仍然是一个挑战。本文介绍了一种直接的晶圆键合与解键方法，该方法适用于在高粘附性基底（如蓝宝石）上外延生长的半导体单层材料。该工艺既可在真空环境中进行，也可在手套箱环境中操作，且无需任何中间层的辅助。该方法能够制备出具有干净界面和晶圆级均匀性的堆叠2D半导体，并能精确控制层数及层间扭曲角度。我们利用这种方法制备了由二维单层材料（包括二硫化钼MoS₂和二硒化钼MoSe₂）构成的不同同质结构与异质结构。此外，我们还证明了该方法能够将MoS₂单层直接键合到高介电常数基底（HfO₂和Al₂O₃）上，同时保持其原有的电子特性。