突破性技術！二維半導體與介電材料完美整合

二維半導體材料有望推動電子元件朝更小尺寸、更高效能發展，為各類裝置帶來革命性突破。儘管學界已在合成具備優異電子特性的二維半導體方面取得重大進展，但如何將其無損轉移至基板並實際應用於元件中，始終是技術瓶頸。

北京大學、北京石墨烯研究院等機構的研究團隊近期開發出一項創新方法，成功將二維半導體與介電材料（用於控制電荷流動的絕緣材料）進行整合。這項發表於《自然電子》期刊的研究，透過在石墨烯覆蓋的銅表面外延生長超薄介電薄膜，實現了低缺陷率的基板轉移技術。

論文通訊作者劉忠範、林立與張艷鋒向Tech Xplore表示：「這項研究源自於我們觀察到二維材料（如石墨烯）在微電子元件整合過程中面臨的持續性挑戰。傳統使用高分子支撐層的轉移方法常會導致化學汙染、機械應力與介面缺陷，進而影響元件效能。我們的研究目標就是開發一套完整的晶圓級製程來克服這些問題。」

研究團隊首先合成單晶介電材料三氧化二銻（Sb₂O₃），並將其沉積在銅基板（Cu(111）上生長的石墨烯表面。林立解釋：「我們先透過真空熱蒸鍍法在石墨烯上外延生長Sb₂O₃薄膜，接著用乙醇水溶液預處理銅基板形成氧化層，降低石墨烯與銅的黏附力。這種介電層不僅支撐轉移過程，還能作為保護層防止汙染與機械損傷。」

特別值得一提的是，該技術成功實現4英吋石墨烯晶圓的低缺陷轉移，平均載子遷移率維持在14,000 cm² V^-1 s^-1左右。林立強調：「我們的製程確保了優異的元件均勻性與長期穩定性，即使在長時間暴露空氣後，效能波動仍極小。」

這項突破性技術將為二維材料基高效能、低功耗微電子與光電元件的規模化生產開闢道路。研究團隊下一步計畫將此技術延伸至實際元件中的三維整合應用，發展能實現多層堆疊與精準對位的先進轉移技術，最終打造出高密度整合的電子與光電元件。