报告题目：MoS2可控成核与生长的表界面机制

报告人： 马亮 教授

报告人单位：东南大学

报告时间：2023年5月19日 0900-09:30

报告地点：宁波大学龙赛理科楼北楼228会议室

报告人简介： 马亮，东南大学青年首席教授，博导。国家优青，江苏省“双创人才”。2009年本科毕业于东南大学物理系，2015年获得东南大学凝聚态物理专业博士学位，2015年至2018年美国内布拉斯加大学林肯分校 博士后，2018年回国加入东南大学星空在线,星空在线(中国)工作。主要从事二维材料生长机理与物性调控的多尺度模拟研究，以第一/共一/(共同)通讯作者身份在Nature, Nat. Nanotechnol., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater..等国际权威期刊发表论文20余篇，3篇入选ESI高被引，论文引用2000余次。

报告摘要： 以MoS2为代表的二维半导体因具有原子厚度，带隙适中和平面易集成等特点，已成为极限尺度下微电子技术的重要突破口之一。晶圆级大尺寸单晶的高质量可控生长是该领域产业化发展的关键前提。然而，由于衬底对称性失配和材料生长热力学的限制，取向控制和层数控制是MoS2外延生长一直悬而未决的难题！我们基于经典晶体生长理论，通过计算模拟构建了MoS2成核与外延生长的微观表界面模型和热力学图像，揭示了外延生长MoS2取向和层数不可控的物理根源，提出了利用衬底表面台阶取向和台阶高度精确调控MoS2成核取向和层数的思想，突破了衬底对称性和材料生长热力学的限制，建立了单层MoS2单取向外延和多层MoS2“齐头并进”的全新生长机制。基于以上机制，我们与实验团队合作实现了晶圆级单层MoS2单晶和厘米级双层MoS2均匀薄膜的可控外延生长，多项器件性能指标刷新了二维半导体晶体管的记录。 此外，如何实现稳定的低电阻欧姆接触也是二维半导体高性能器件应用的核心挑战之一！我们通过计算模拟提出了利用半金属Sb(011 ̅2)原子密排面较大的垂直方向原子轨道分布和与二维半导体MoS2强的范德华相互作用，增强范德华间隙中电子波函数重叠和能带杂化，进而大幅提升接触界面电荷转移和载流子注入效率的新思路。我们与实验团队合作，利用Sb(011 ̅2)电极将MoS2晶体管的接触电阻降低至42 Ω·μm，首次超越了以化学键结合的硅基晶体管接触电阻，并接近理论量子极限。