科学家开发新型异质外延半导体材料及器件

上海应用技术大学材料科学与工程学院教授房永征、刘玉峰团队与国科大杭州高等研究院及美国麻省理工学院等单位的科研人员合作，在二维半导体材料异质外延方面取得新进展。12月4日，相关研究发表于《先进材料》。

随着我国高性能探测技术领域应用需求的持续增长，新型光探测材料的发展也有了更高要求。作为光电探测技术最核心材料之一，异质外延半导体材料因其优异的光电性能，展现出广阔的应用前景。然而，这些材料在单一衬底上的异质外延往往面临较高的晶格应变，导致界面质量下降、晶体缺陷增加。同时，昂贵的半导体设备及复杂的半导体工艺技术，进一步限制了异质外延半导体材料的广泛应用。

研究团队通过“面内自适应异质外延”策略，成功实现了二维半导体单晶材料在c面蓝宝石衬底上的高取向外延生长。该方法通过晶体取向的30°旋转，有效调控了压应力与拉应力，实现应变的可容忍性，使不同晶格常数的异质外延单晶与蓝宝石衬底之间形成可控的界面应变。

基于该异质外延材料的光探测器件较非外延器件展现出更优异的光探测性能。此外，该光电探测器在多次开关循环和长时间测试中保持稳定，展现出优异的运行可靠性和长的器件寿命，为新型半导体材料异质外延生长及其器件应用提供了新的实验方法和理论支撑。

半导体单晶在异质外延生长过程中的取向关系、界面应变和晶格匹配情况。图片来源于《先进材料》

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相关论文信息：https://doi.org/10.1002/adma.202413852