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韓國蔚山國立科學技術研究院（UNIST）的研究人員最近推出了一種生產薄且有圖案的過渡金屬二碲化物薄膜的方法，該薄膜可集成到二維金屬半導體中。他們的合成技術發表在《Nature Electronics》上的一篇論文中，可以解決與現有基於二維材料的電子器件的高接觸電阻相關的問題。
自發現石墨烯以來，具有相似特性的其他二維層狀材料已引起了廣泛關注。這些材料包括過渡金屬二碲化鎢和二碲化鉬(WTe2和MoTe2)等過渡金屬二碲化物。
這些過渡金屬二碲化物是一類過渡金屬硫屬化物，具有獨特和非凡的電氣和光學特性。它們對量子技術，電晶體和相變存儲器等多種技術的發展顯示出了巨大的希望。
「大多數使用2-D過渡金屬二碲化物的研究都是專門利用塊狀單晶中的機械剝落薄片製成的，這阻礙了材料的實際應用，」進行這項研究的研究者之一Soon-Yong Kwon教授說，「此外，金屬與半導體之間的界面缺陷會觸發接觸問題，這通常會降低基於二維材料的納米電子器件的載流子注入效率。我們試圖解決使用具有低功函的金屬2-D過渡金屬二碲化物解決了這些接觸問題。」
Song-Yong Kwon教授及其同事設計的合成過渡金屬二碲化物的新方法需要使用富含碲的低共熔合金作為觸發晶核和晶體生長的氣體源。使用這種方法，研究人員能夠在相對較低的450 ℃的溫度下短時間內（約10分鐘）生長4英寸規模的2-D過渡金屬二碲化物。值得注意的是，該過程也可以進行調整創建具有各種不同結構圖案的晶圓級薄膜。
這項研究的其中一位研究人員Seunguk Song說：「我們將2-D過渡金屬二碲化物薄膜用作電觸點，以將載流子注入2-D半導體中，例如二硫化鉬。我們發現這種電子設備遵循理想的載流子注入定律（即肖特基-莫特理論），在控制界面電子流的效率方面具有顯著優勢。」
Kwon，Song教授及其同事使用利用他們的方法合成的薄膜來建立電接觸並將其集成到現有的2D半導體中。發現所得器件優於基於其他類似2-D金屬材料的器件，表現出較低的接觸電阻和較高的性能。
「我們生產方法的關鍵是不斷向過渡金屬前體提供大量的碲蒸氣，以促進它們的化學反應。」 Song說。「這是特別重要的，因為W和Te之間的化學活性非常低，通常在其成功生長方面具有難度。為緩解此問題，選擇了NixTey合金膜的前體作為Te來源。」
在研究人員合成的薄膜中，由於NixTey呈液相狀且生長溫度高於合金的熔點（又稱為共晶點），因此化合物NixTey不斷提供並捕獲Te蒸氣。該過程最終避免了在基於粉末的化學氣相沉積過程中經常觀察到的Te的稀缺性。
Kwon教授說：「通過將2維MoS 2晶體轉移到二維圖案化的（W，Mo）Te2薄膜上，我們可以簡單地製造出垂直接觸的異質結構。由於沒有界面問題，這些2-D / 2-D金屬半導體電晶體的肖特基勢壘高度可調，取決於（W，Mo）Te2的功函數。這使我們能夠獲得最低的肖特基勢壘，其他報告的使用3-D或2-D 金屬觸點的研究中，基於單層MoS 2的電晶體的高度也有所降低。」
該研究可能對基於二維材料的電子產品的未來發展具有重要意義。最值得注意的是，Song教授和他的同事們提出的合成方法可以通過生產具有不同功函數的新型二維金屬，來打開控制二維半導體中某些類型極性的可能性。
Song說：「在自然界中，還有其他各種具有有趣物理特性的二維金屬，但它們的高質量，大面積生長仍然很少。基於這些新型2D金屬的合成方法，我們現在計劃研究2D / 2D異質結構和器件集成。」
論文標題為《Wafer-scale production of patterned transition metal ditelluride layers for two-dimensional metal–semiconductor contacts at the Schottky–Mott limit》。