麻省理工學院的研究人員開發了一種突破性的技術，可以在完全製造的矽晶片上直接生長二維過渡金屬二氯化物（TMD）材料，從而實現更密集的集成。傳統的方法需要大約600℃的溫度，這可能會損壞矽電晶體和電路，因為它們在400℃以上就會分解。
麻省理工學院的團隊克服了這一挑戰，創造了一種低溫生長工藝，保留了晶片的完整性，使二維半導體電晶體可以直接集成在標準矽電路之上。
新方法在整個8英寸晶圓上生長出一個光滑、高度均勻的層，而不像以前的方法，在將二維材料轉移到晶片或晶圓之前，要在其他地方生長二維材料。這一過程經常導致不完美，對設備和晶片性能產生負面影響。
此外，這項新技術可以在不到一個小時的時間裡在8英寸晶圓上生長出一層均勻的TMD材料，與以前的方法相比，這是一個重大的改進，因為以前的方法需要一天以上的時間才能完成一個單層。這項技術的增強的速度和均勻性使它適合於商業應用，因為8英寸或更大的晶圓是必不可少的。研究人員專注於二硫化鉬，一種靈活、透明的二維材料，具有強大的電子和光子特性，是半導體電晶體的理想選擇。
他們為金屬有機化學氣相沉積工藝設計了一種新爐子，它有獨立的低溫和高溫區域。矽片被放置在低溫區，同時氣化的鉬和硫前體流入爐內。鉬保持在低溫區，而硫前體在高溫區分解，然後流回低溫區，在矽片表面生長出二硫化鉬。
人工智慧、汽車和高性能計算等新興應用要求計算非常密集，而堆疊電晶體可能是一個挑戰。這種新方法對行業有重大影響，能夠快速、有效地將二維材料整合到工業製造中。未來的發展包括對該技術進行微調，以生長多層二維電晶體，並探索柔性表面的低溫生長工藝，如聚合物、紡織品，甚至是紙張。