超薄的二维过渡金属二硫属化物（TMD）薄膜由于其良好的电学和结构特性，作为新一代硅半导体的替代材料引起了人们极大的关注。TMD具有极薄的原子层，没有表面悬挂键，克服了迁移率降低和短沟道效应的缺点。不仅可以用作一般半导体器件（如沟道或源极/漏极区）的单个元件，还可以用于各种其他技术，如能谷电子技术。尽管人们对厚度小于3 nm（小于4层（4L））的TMD薄膜需求极大，但缺乏用于精确控制晶圆级规模层数的逐层生长方法，特别是对于从1L到4L的薄膜生长。

近日，韩国三星综合技术院Hyeon-Jin Shin，成均馆大学Sang-Woo Kim报道了提出了一种新的生长方法，即相变诱导生长（PTG）法，用于精确控制二硫化钼（MoS₂）薄膜的生长，该薄膜由1~11层组成，且在2英寸晶片上具有空间均匀性。

文章要点

1）在PTG中，能量不稳定的非晶态MoS_xO_y（a-MoS_xO_y）相被有效地转化为热力学稳定的晶态MoS₂薄膜。通过控制α-MoS_xO_y中Mo原子的含量，可以很容易控制MoS₂的层数，这也适用于杂原子插入的MoS₂的生长。

2）研究人员根据功函数分析了PTG生长的单层和四层本征MoS₂和Nb插入MoS₂的电子态。单层MoS₂的功函数随Nb取代Mo而得到有效增加。当层数增加到4层时，电荷阻挡变得更弱，掺杂电离变得更容易，最终功函数进一步增加。因此，在较厚的层中可以实现更佳的电子态调节，并且PTG也具有精确控制膜厚度的优点。

参考文献

Ahrum Sohn, et al, Precise Layer Control and Electronic State Modulation of a Transition Metal Dichalcogenide via Phase-Transition-Induced Growth, Adv. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adma.202103286

https://doi.org/10.1002/adma.202103286