二維材料製備新方法促進智能設備的發展

由國家物理實驗室（NPL）開發研究的非破壞性質量控制方法是全球首創技術，憑藉這項技術，牛津儀器能夠將二維材料MoS2的晶圓級製造技術進行商業化改進。

目前人們對於電子產品（例如智能手機、可攜帶式電子產品、以及物聯網領域的電子設備）微型化的需求不斷增長，但是就當前的行業發展情況來講，傳統硅類材料已經達到了頂峰，也就是說其到了瓶頸期，發展已經收到限制。而近些年來，二維（2-D）材料由於其獨特的電氣和機械性能，以及原子級別的超薄尺寸引起了研究人員的極大興趣。

石墨烯是第一種被詳細研究的二維材料，同時，科學家們現在也專註於其他一些具有不同性能以及新的應用前景的二維材料的研究。其中，片狀二硫化鉬（MoS2）作為一種半導體二維材料，其在技術方面具有優異的電子和光學性能，並能被人們所利用，這就為下一代電子器件和光電器件設備的發展奠定了基礎，從而片狀二硫化鉬引起了科研人員的極大。

在不破壞或者損壞材料的前提下，對產品的質量進行控制和檢查，這對於企業，甚至是整個行業來講，都是一個挑戰，一個在將由二維材料製成的電子設備商業化的進程中不得不面對的挑戰。由於二維材料的厚度只有單一的原子或分子大小，所以迄今為止只能使用破壞性方法來檢測產品的質量。產品中的缺陷將嚴重影響基於MoS2的電子設備的性能，因此，在不造成破壞的前提下調查和量化產品中的缺陷數量，對於大規模的材料生產、器件製造以及材料功能化來說顯得至關重要。

牛津儀器公司是工業和研究領域的主要供應商，主要是為相關領域提供高科技系統和工具，他們目前正力求開發一種新的沉積系統和工藝，利用這種工藝可以以一種更具工業可擴展性的方式生產MoS2，從而進一步推動MoS2的商業化。研究人員們需要採用一種合適的質量控制方法，並能夠運用到國家石墨烯測量中心（NGMC）的研究中，該研究中心在二維材料表徵和高級測量領域處於世界領先水平，隸屬於國家物理實驗室（NPL）。

國家物理實驗室高級研究科學家Andrew Pollard博士回憶說：「我們正在研究使用拉曼光譜法表徵MoS2的方法，而且我們發現它是一種可行的高通量和非破壞性技術，利用這種技術來量化二維材料中的缺陷是可行的。對於這項研究，很重要的一點是我們可以利用之前在石墨烯研究中採用的技術將已知的缺陷引入MoS2的研究中，來作為此項研究的第一步。」

因此，牛津儀器高級科學家Ravi Sundaram博士說：「我們能夠將國家物理實驗室在工業方面的研究作為開發我們自己的質量控制措施的框架，我們的質量控制措施是利用拉曼光譜來量化MoS2中由化學氣相沉積法產生的缺陷。雖然這些技術被廣泛地應用於石墨烯，但在國家物理實驗室的工作公布之前，都沒有特定的用於檢測MoS2產品的非破壞性手段。能夠測量材料的質量使我們能夠優化生長過程。這就確保我們能夠利用我們的工具提供高品質、低缺陷密度的MoS2膜。

國家物理實驗室在MoS2方面的工作為牛津儀器公司提供了開發他們自己的質量控制流程所需的方法，這種方法能夠表徵MoS2層而不會對材料結構造成破壞性影響。這使得團隊能夠有效地表徵通過工業可擴展技術生產的MoS2產品，從而有助於加速二維材料的商業化。

Ravi說：「我們擁有學術領域和工業領域的客戶，他們正在尋找有效的生產和表徵這些新型材料的方法。MoS2是一種有前景的電子材料，有不少行業對此感興趣。能夠高效地製造材料，這對於實現材料的商業化和增強吸引力而言顯得至關重要，同時這種技術還能夠幫助我們為顧客提供高品質和有競爭力的產品。」

MoS2在電子和光電兩方面都具有很大的潛力。其固有的薄原子結構不僅在縮小傳統電子設備方面提供了幾個優點，同時還提供了在諸如感測器之類的應用晶元上添加更多功能元件的可能性。此外，其半導體電子結構使其在諸如光伏發射和光發射的光學應用領域潛力極大。因此，擴大MoS2的生產並使用非破壞性方法評估其質量，無論是對製造商還是對整個行業都有很大的好處。

原文來自：phys，由材料科技在線團隊翻譯整理。

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