二维材料及其在新兴电子和光子器件中的作用

摘要： 随着集成电路中半导体器件的尺寸缩小至10纳米以下，未来技术的重点已转向提高能效和采用三维（3D）集成方案以实现单位面积内更高的器件密度。对于这些应用中的许多场景，需要探索新型半导体材料——这类材料既能灵活调控电子与光学特性，又能在较低温度下加工，从而可集成于传统硅基集成电路之上。其中一类极具应用前景的材料是范德华键合的二维（2D）半导体。对这类层状材料体系的研究并非新课题，其历史可追溯至20世纪20年代，而二硫化钼单层与双层结构的发现更是在1960年代就已实现。这类半导体最令人振奋的特性在于：它们具有从半金属到宽禁带半导体不等的能隙范围，因而有望应用于从电子器件、传感器，到柔性电子、光伏技术及发光二极管等广泛领域。