物联网工程学院科研团队在《Advanced Materials》发表基于喷墨打印水基前驱体实现过渡金属二硫化物超快图案化制备的研究成果

编辑:孙小芳时间:2021-03-22点击数: 来源:物联网工程学院   文:万茜 图:万茜 审核:孔丽丹

3月18日,我校物联网工程学院万茜副教授(二维材料及器件联合实验室)与中山大学陈琨副教授、香港中文大学许建斌教授组成的科研团队在二维半导体过渡金属二硫化物(TMDCs)研究方面取得重要进展,研究成果以“In Situ Ultrafast and Patterned Growth of Transition Metal Dichalcogenides from Inkjet-Printed Aqueous Precursors”为题,在线发表在《Advanced Materials》(IF=27.398)上(https://doi.org/10.1002/adma.202100260)。

随着“后摩尔时代”的到来,基于二维层状半导体材料(例如MoS2)的场效应晶体管,以其原子级薄的沟道厚度、高效的静电栅控、有效抑止的短沟道效应、优异的器件集成度,以及极低的静态功耗,受到了工业界与学术界的广泛关注,有望为“后摩尔时代”带来新的技术变革2019《自然》杂志的评论文章How 2D semiconductors could extend Moore’s law中指出,目前二维半导体产业化仍面临诸多挑战,其中最大的难题就是其工业化的可控制备。

科研团队首先通过调控含有TMDCs前驱体(钼酸铵与钨酸铵)水溶液的流变学参数,包括其表面张力与粘度系数等,研制出水基前驱体墨水,然后利用低成本﹑商业化的喷墨打印机,系统的研究与优化了喷墨打印参数,包括:液滴尺寸﹑打印DPI﹑墨水浓度﹑打印图案等,在SiO2/Si,钠钙玻璃等衬底上实现了对前驱体在微微克(万亿分之一克)量级的超精确﹑图案化打印,最后,通过自行研发超快速化学气相沉积(CVD)过程,在SiO2/Si衬底上制备出了厘米级﹑图案化的TMDCs薄膜,并可在30秒内于钠钙玻璃衬底上制备出毫米级的单晶TMDCs (生长速率可达36.4 µm/s)。该TMDCs薄膜表现出了优异的电学特性,MoS2与MoSe2场效应晶体管的载流子迁移率分别达到了21与54 cm2V1s1,器件开关比达107Ioff截止电流为10-12A有望实现基于TMDCs的低功耗柔性器件与集成电路应用。

本研究工作得到了国家自然科学基金(61804067, 51702127, 51802360),江苏省自然科学基金(BK20170193, BK20170195),江苏省“双创计划”,江苏省“六大人才高峰” (DZXX-021)以及无锡市“太湖人才计划”等的资助。万茜副教授为该论文的第一作者,共同通讯作者,中山大学陈琨副教授,香港中文大学许建斌教授为该论文的共同通讯作者。

论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202100260


基于喷墨打印水基前驱体实现过渡金属二硫化物超快图案化制备



技术支持:信息化建设与管理中心

地址:江苏省无锡市蠡湖大道1800号

邮编:214122

联系电话:0510-85910633

服务邮箱:iot@jiangnan.edu.cn