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《芬兰阿尔托大学实现了厘米级尺寸的二维材料扭曲》

  • 来源专题：后摩尔
  • 编译者： shenxiang
  • 发布时间：2020-05-14

  • 据国防科技新闻网5月7日消息，芬兰阿尔托大学的研究人员基于外延生长法和水助剂转移法，开发出一种可将大尺寸二维材料层进行扭曲的新方法。近年来，单层原子组成的二维材料凭借着独特的电、光和机械特性，被广泛应用于激光、光电、传感器和医疗应用等领域。研究人员发现将二维材料放在另一材料上并稍作旋转时，扭曲会从根本上改变双层材料的性能，这促使了扭曲与电子学的结合。芬兰阿尔托大学以二硫化钼材料为主要研究对象，不仅可以精确控制其单原子层之间的扭曲角，还可将扭曲层的尺寸扩展至厘米量级。未来，该方法将在其他二维分层材料上得到验证，在激光器、传感器和医疗设备等领域有巨大的潜力。

    更多信息：M. Liao et.al., Precise control the interlayer twist angle of large scale MoS2 homostructures, Nature Communications (2020). DOI: 10.1038/s41467-020-16056-4

    文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-16056-4

  • 原文来源：http://www.dsti.net/Information/News/119236;https://phys.org/news/2020-04-synthesis-pure-layer-blue-phosphorus.html
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  • 《国家纳米科学中心在二维材料范德华界面力学研究取得新进展》
    • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心—领域情报网
    • 编译者：万勇
    • 发布时间：2021-11-26
    • 近日，国家纳米科学中心张忠研究员、刘璐琪研究员团队在范德华界面力学行为研究方面取得重要进展。相关研究成果以“Elastocapillary cleaning of twisted bilayer graphene interfaces”在线发表于Nature Communications (12, 5069, 2021. https://doi.org/10.1038/s41467-021-25302-2）。 以石墨烯为代表的二维材料具有优异的力、电、光、热等物性。通过逐层堆垛组装构筑的范德华同质/异质结体系可进一步拓展其性能，如特定角度堆叠的双层转角石墨烯表现出超导、超滑等物理力学行为。由于二维材料的大比表面积特性，在构筑范德华同质/异质结过程中，不可避免地夹杂空气中水分子等杂质并聚集形成微纳米尺度鼓泡。一方面受到污染的范德华界面预期会显著降低微纳米器件的性能。另一方面，这种微纳米尺度鼓泡具有高压、限域、大变形等特征，为二维材料应变工程、高压化学、限域催化、电镜下液体池等多领域提供了新的研究契机。因此，如何克服鼓泡污染实现范德华界面原子级洁净、鼓泡应变大小及分布、压差等因素是二维材料制备、转移、物性测量及应用中不可回避的关键问题。 针对同质/异质范德华材料界面力学行为难于测量与表征这一难题。研究团队提出角度可控范德华同质/异质结构筑新策略，实现了转角双层石墨烯制备（ACS Appl. Mater. & Interfaces, 2020; 12(36): 40958-67）。该工作中，研究团队借助侧向力显微镜技术表征转角石墨烯莫尔云纹，实现了对范德华界面洁净度的可视化表征。借助毛细力辅助转移技术引入水、乙醇等介质构筑了纳米级液泡。在弹性能和界面能竞争机制下纳米液泡呈现几何自相似性，具有特定弹性毛细参数。在探针力的激励下石墨烯范德华界面表现出自清洁现象；得益于液泡的边缘失稳，相邻液泡间发生“长程”作用诱导纳米液泡发生自发融合。研究揭示了不同于传统奥斯特瓦尔德熟化机制下二维材料弹性能对融合过程的影响和贡献。通过理论分析结合微孔鼓泡实验技术，进一步研究了预张力对弹性毛细参数和液泡间“长程”相互作用影响及调控，相关机制得到分子动力学模拟支持和验证。 张忠研究员课题组长期致力于低维微纳米材料及结构力学行为研究，在该领域有着深厚的研究经验积累。通过自主搭建的微纳米尺度鼓泡技术-原子力显微术-显微拉曼光谱联用测试表征技术平台，近5年先后实现了双层石墨烯层间范德华界面可控剪切变形与界面剪切应力测量（Phys. Rev. Lett. 2017）；揭示界面强弱差异对微纳米尺度鼓泡应变分布及大小的影响，提出预测纳米尺度不同形状鼓泡应变大小和分布的理论解（Phys. Rev. Lett. 2018，封面）；实现了纳米级厚度二维材料弯曲刚度实验测量。由于层间范德华界面剪切变形和滑移影响，材料本征力学参数弯曲刚度和杨氏模量表现为独立力学参量，传统薄板理论中弯曲刚度与厚度关系不再适用（Phys. Rev. Lett. 2019, 封面）；并对以上研究成果在应变工程、纳米复合材料等领域的影响进行了评述，揭示微纳米尺度界面力学在多学科领域研究中的重要影响（Adv. Mater. 2019, Compos. A 2021）。 中国科学技术大学在国家纳米中心联合培养侯渊博士、美国德州大学奥斯丁分校戴兆贺博士、清华大学张帅博士为论文共同第一作者，分子动力学模拟由清华大学冯诗喆博士完成。国家纳米科学中心刘璐琪研究员、张忠研究员，清华大学李群仰教授、徐志平教授为该工作的通讯作者。该系列工作先后得到了国家自然科学基金委项目重大和重点项目、中国科学院战略性先导科技专项B类、科技部重大科学研究计划等项目的共同资助。 原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-25302-2。
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  • 《Science：北京大学实现厘米级、纯相二维硒化铟晶圆稳定生长，开发高性能低维晶体管器件》
    • 来源专题：集成电路与量子信息
    • 发布时间：2025-07-30
    • 随着人工智能和物联网对计算能力需求的不断增长，传统硅基晶体管技术在10纳米以下工艺节点面临物理极限，严重制约了芯片性能和能效的提升。二维硒化铟（In?Se?）因其优异的电学性能和独特的层状结构，成为突破传统硅基芯片技术瓶颈的关键材料。然而，此前国际上一直难以制备大面积、单晶、纯相的二维硒化铟晶圆，限制了其规模化应用。  北京大学电子学院邱晨光研究员、物理学院刘开辉教授与中国人民大学刘灿副教授等组成的联合研究团队，在低维半导体材料与器件领域取得重大突破。他们提出“固-液-固”材料制备新策略，通过化学气相沉积工艺，成功实现厘米级、大面积、纯相二维硒化铟晶圆的稳定生长。该晶圆制备方法包括在蓝宝石衬底上沉积非晶InSe薄膜，高温下利用液态铟包覆晶片边缘，最终制备出厚度均匀、相结构单一、晶体质量优异的2英寸InSe晶圆。 基于此策略制得的InSe晶圆晶体管阵列展现出卓越的电学性能，包括高度均匀的原子层厚度（单层InSe仅1.3纳米）、极高的迁移率（平均值达287 cm2/V·s）与接近玻尔兹曼极限的亚阈值摆幅（平均值低至67 mV/dec），且缺陷密度显著低于现有同类材料。这些性能全面优于目前最先进的英特尔3纳米节点技术，能效比达到国际领先水平。 此次突破为低维半导体技术在芯片领域的应用开辟了新路径，特别是在高性能计算、人工智能和物联网等领域具有广泛应用潜力。该成果不仅填补了国内空白，也在国际上树立了二维芯片研发的新标杆，推动了低维半导体产业化进程。 相关研究成果发表在《科学》（Science）期刊上，题为“Two-dimensional indium selenide wafers for integrated electronics”。  论文下载链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adu3803
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