▲麻省理工学院机械工程系的研究人员开发了一种新技术，可以在几分钟内获取2英寸直径的二维材料晶片。
自2003年发现单原子厚度的碳材料石墨烯以来，人们对其他类型的二维材料也产生了浓厚的兴趣。这些材料可以像乐高积木一样组合在一起，形成一系列具有不同功能的器件，包括半导体。通过这种方式，它们可以用来制造超薄、灵活、透明和可穿戴的电子设备。然而，事实证明，将大块晶体材料分离成二维薄片以用于电子工业很难实现商业化规模的生产。
现有的工艺既不可靠又耗时，需要花费大量时间才能收集到足够的材料并形成一个装置。
现在，据每日科学网站10月12日报道，美国麻省理工学院机械工程系的研究人员开发了一种新技术，可以在几分钟内获取2英寸直径的二维材料晶片。然后，可以在一个小时内将晶片堆叠在一起并形成一个电子设备。这项技术于近日发表在了《科学》杂志上。该研究负责人、机械工程系副教授Jeehwan Kim认为，这项技术可为基于各种2D材料的电子设备的商业化开辟道路。
论文的共同第一作者是博士后Sanghoon Bae和Jaewoo Shim，他们分别负责柔性器件的制造和二维材料单层膜的堆叠。论文的共同作者还包括Kim实验室其他成员，以及佐治亚理工学院、德克萨斯大学、韩国延世大学和弗吉尼亚大学的合作者。
Kim说：“我们已经证明可以在晶圆尺度上对二维材料进行逐层单层分离。其次，我们的新方法可以很容易地将二维材料的单层晶片堆积起来。”
研究人员首先在一块蓝宝石晶圆上生长了一层厚厚的二维材料。然后，他们将一层600纳米厚的镍薄膜涂在堆叠层的顶部。由于二维材料对镍的粘附力比对蓝宝石的粘附力大得多，因此将薄膜剥离后，研究人员就可以将整个叠层从晶片中分离出来。
更重要的是，镍与二维材料单层之间的附着力也大于每一层之间的附着力。因此，当第二层镍薄膜被添加到堆叠的底部时，研究人员就能够剥去单层二维材料。
Kim解释说，这是因为剥掉第一个镍薄膜会在材料中产生裂缝，而裂缝会一直延伸到堆叠的底部。一旦镍膜收集到的第一个单层转移到基片上，就可以对每一层重复这个过程。
这种通用技术可以应用于各种不同的二维材料，包括六方氮化硼、二硫化钨和二硫化钼。
该技术还可以用来生产不同类型的单层二维材料，如半导体、金属和绝缘体，然后将它们堆叠在一起，形成电子器件所需的二维异质结构。
Kim说道：“如果你用二维材料制造电子和光子器件，这些器件将只有几个单层的厚度。它们将极其灵活，可以印在任何东西上。并且这一过程快速且成本低廉，适合商业运营。”
研究人员还通过成功制造只有几个原子厚度的晶片级场效应晶体管阵列，证明了该技术的先进性。
研究人员现在正计划应用这项技术开发一系列电子设备，包括非易失性存储器阵列和可穿戴在皮肤上的柔性设备。他们还对使用这种技术开发用于“物联网”的设备感兴趣。
编译：Coke
审稿：alone
责编：南熙
