共同通訊：Lain-Jong Li and Vincent Tung
通訊單位：King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Thuwal, Kingdom of Saudi ArabiaDOI：10.1038/s41563-020-0795-4在摩爾定律（Moore’s Law）的指導(dǎo)下，通過對平面晶體管的尺寸和電壓進行比例縮放來提高性能并且節(jié)約成本。鰭式場效應(yīng)晶體管（Fin-FET）的誕生為進一步的器件擴展創(chuàng)造了機會，但Fin-FET的縮放受到短溝道效應(yīng)的限制。在對FET架構(gòu)的設(shè)計更新過程中，通過使用多堆疊半導(dǎo)體納米片和周圍柵極金屬組成新興的堆疊結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出更好的短溝道控制能力，有望于進一步擴展摩爾定律。在這種結(jié)構(gòu)中，具有高長寬比的單層單晶過渡金屬硫?qū)倩衔铮═MD）納米帶具有極大的應(yīng)用潛力。雖然現(xiàn)在已有的針對TMD納米帶合成策略可以單獨控制層數(shù)、結(jié)晶度、自對準和尺寸，但是仍缺乏能夠?qū)⑸鲜鏊刑匦詤f(xié)同結(jié)合的TMD納米帶的制備途徑。1. 通過使用ledge-directed epitaxy (LDE) 輔助化學氣相沉積（CVD）法在 β-Ga2O3 (100) 襯底上制備連續(xù)、自對準、單層單晶的MoS2納米帶陣列；2. LDE-MoS2納米帶具有長距離的空間均勻性，電荷傳輸性能與機械剝離的樣品相當，具有108的開關(guān)比和 65 cm2 V-1 s-1的電子遷移率（室溫）;3. LDE-MoS2納米帶可以輕松轉(zhuǎn)移到其他基底上，并且β-Ga2O3可以重復(fù)使用；4. LDE也可用于p-WSe2納米帶的制備，是一種通用的外延生長技術(shù)。a. LDE-MoS2生長方法示意圖。(i) 使用帶有裸漏壁架的單晶β-Ga2O3（100）作為襯底；(ii) 具有最佳取向的MoS2晶核在β-Ga2O3的壁架上形核；(iii) MoS2晶疇對準形成連續(xù)的納米帶；(iv) 使用PDMS輔助轉(zhuǎn)移工藝，可以輕易的從β-Ga2O3（100）基底上將MoS2納米帶剝離并轉(zhuǎn)移到任意基底上；(v) 剝離后的β-Ga2O3基底可用于新一輪生長。b. 計算生成β-Ga2O3（100）的晶體結(jié)構(gòu)，包括（-201）和（001）壁架的橫截面圖。c-e. 通過原子力顯微鏡（AFM）表征MoS2納米帶生長的各個階段。g. 連續(xù)、大尺寸的MoS2納米帶陣列的SEM照片。● 圖2. 通過二次諧波（SHG）顯微鏡和dark-field (DF) STEM表征LDE-MoS2納米帶b. 激光極化方向和MoS2納米帶扶手椅（armchair）方向之間的夾角。d. 方向為0°和180°MoS2的STEM表征。f,g. annular dark-field (ADF) STEM照片。● 圖3. 原子尺度表征LDE-MoS2納米帶的生長機理a. 在β-Ga2O3（100）襯底上生長的MoS2納米帶橫截面的HAADF-STEM圖像。b. 垂直于[010]方向拍攝的β-Ga2O3（100）襯底截面的HAADF-STEM圖像。c,d. 計算得到方向為0°和180°形核的原子模型。● 圖 4. 基于MoS2納米帶的場效應(yīng)晶體管（FET）的光學和電學表征a. 兩個平行的MoS2納米帶的光致發(fā)光（PL）光譜映射圖。b. 在恒定尖端電壓下MoS2納米帶的拓撲圖和相應(yīng)的電流映射圖。c. 在單晶h-BN上構(gòu)建的MoS2-FET器件結(jié)構(gòu)示意圖。https://www.nature.com/articles/s41563-020-0795-4
