二维半导体，大规模生产成为可能

韩国科学家开发出一种生产二硫化钼 (MoS2) 的新技术，这是一种有前途的下一代半导体。该技术使用等离子蚀刻来大规模（4 英寸）创建无缺陷的 MoS2 层。

研究人员能够在原子水平上控制MoS2层的厚度，克服了传统硅基半导体的局限性。

科学技术信息通信部下属的韩国机械材料研究所（KIMM）等离子工程系高级研究员Hyoung-U Kim和Kim Tae-sung教授领导的联合研究小组成均馆大学的成均馆大学宣布，该团队已成功开发出“使用等离子体反应离子蚀刻机（RIE）设备对下一代半导体 MoS2 进行大规模（4 英寸）原子层蚀刻技术”。

来源：科学技术信息通信部下属的韩国机械材料研究所（KIMM）

KIMM高级研究员Muyoung Kim和博士后研究员Changmin Kim作为共同第一作者参与的这项研究，已作为国际著名学术期刊《Chemistry of Materials》2023年2月版的封面文章发表。

MoS2 具有独特的特性，使其适合未来的半导体。与硅不同，MoS2 可以控制电子的运动，而不会产生隧道效应，即使厚度极薄（仅 1 纳米）。然而，由于难以实现大规模均匀性，MoS2 基半导体的大规模生产一直具有挑战性。

研究团队开发了一种结合等离子体增强化学气相沉积 (PECVD) 和反应离子蚀刻 (RIE) 的工艺，可精确蚀刻大尺寸（4 英寸）的 MoS2 层。这一突破为 MoS2 基半导体的工业应用铺平了道路。

等离子蚀刻被认为是一种有前途的技术，但它在加工后残留在半导体表面的杂质方面存在局限性。研究人员通过使用基于密度泛函理论（DFT）的计算筛选系统来优化等离子体过程，克服了这一挑战。

该系统使他们能够确定最佳的气体混合物（Ar + O2 + CF4），以在 MoS2 层中实现原子级精度和高纯度。与传统的实验方法相比，这种计算方法显着减少了开发时间和成本。

“为了克服集成的局限性，有必要开发甚至单原子层也是可控的工艺，正如我们最新的研究所证明的那样。因此，从大约十年前开始就已经进行了许多研究。”金教授说。“然而，在我们最新的研究之前，没有研究人员能够证明大规模均匀且可重复地蚀刻原子层的可能性。我们的研究成果有望帮助下一代非存储领域二维半导体产业在未来找到新的突破。”

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