在 KAUST 发现单晶 TMDs 纳米带的外延生长过程后，半导体制造商更加关注二维材料，例如过渡金属二硫属元素化物 (TMDs)。晶体管设计的一个新兴趋势涉及将组件堆叠在一起的节省空间的架构。TMD 对这些系统具有潜力，因为它们很容易形成薄片，称为纳米带，具有电、光和磁活性。然而，典型的半导体工艺，如光刻，需要复杂的程序来生产足够质量的 TMD 用于设备目的。
KAUST 的 Vincent Tung 及其同事与、比利时和的研究人员合作，正在开发使用表面模板来引导单晶生长的 TMD 制造的替代方法。
在使用高分辨率电子显微镜分析候选物时，研究人员 Areej Aljarb 发现了一种名为三氧化镓 (Ga 2 O 3 )的半导体的不寻常之处。在使用胶带剥离片状材料层后，她看到了狭窄的梯田状壁架阵列，这些壁架在整个 Ga 2 O 3表面上呈阶梯状上升或下降。
“台阶非常陡峭，而且暴露在外，”Aljarb 说。“而且由于位于这些壁架附近的原子具有不对称结构，它们可以推动特定方向的生长。”
当该团队将 Ga 2 O 3表面暴露于钼和硫气体的混合物中时，他们观察到 TMD 纳米带沿边缘纵向结晶，其结构几乎没有缺陷。显微实验和理论模型表明，边缘原子具有独特的能量特征，能够对齐成核以形成单晶纳米带。“几十年来，科学家们一直试图在绝缘体上生长二维单晶半导体，这项工作表明控制衬底的边缘是关键，”Tung 说。
有趣的是，纳米带可以被拉下并转移到其他基板上而不会损坏它们。为了探索壁架定向生长技术的潜在应用，该国际组织合设计了一种能够结合来自 Ga 2 O 3模板的纳米带的晶体管。电子测量表明，这种新型晶体管可以高速运行，并且具有类似于通过劳动密集型技术生产的 TMD 材料的放大系数。
“纳米带使用弱物理相互作用沿着边缘生长以保持原位，这意味着在 TMD 和下面的 Ga 2 O 3衬底之间没有形成化学键，”Aljarb 指出。“这一独特的功能使我们能够将纳米带转移到异质基板上，用于许多应用，包括晶体管、传感器、人造肌肉和原子级薄光伏。”
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