可在硅片上生长二维材料——二硫化钼单层薄膜，这开启了柔性电子产品的新前景。

研究人员设想利用只有几个原子厚度的薄膜构建小型、柔性电子电路。但批量生产2D薄膜的可靠电子器件一直都是一个挑战。

现在材料科学家发明了一种可在10厘米的硅片上生长2D半导体单层薄膜的方法，同时保持在较小样品上表现出来的令人印象深刻的电子特性。利用这种薄膜制备了上百个晶体管，并进行测试，结果表明99%的晶体管可正常运行。

“很多人尝试大规模生长单层薄膜，包括我自己。”都柏林圣三一学院（Trinity College Dublin）材料科学家Georg Duesberg说，“看起来，这些家伙真的做到了。”

这些半导体被称为过渡金属硫化物（transition-metal dichalcogenides，TMDs）。单层TMD只有三原子厚：两层硫族原子（如硫、硒和碲）夹着一层过渡金属原子（包括钼和钨）。

与石墨烯类似，TMD片具有强度高、薄、柔以及导电等优点。但不同与石墨烯的是，它们同时还是半导体，这意味着电子的移动能够轻易的切换。TMD永远不可取代最富盛名的无法取代的已有数十年生产历史的半导体——硅。但它们形成的薄膜厚度只有硅片的千分之一，可用于柔性晶体管、显示器、光检测器。

大面积层（Large layers）

TMD层可由多层晶体切削而成，就像由胶带从石墨中拉出石墨烯一样。但结果不一样，该过程耗时。通过由气态前驱体原子生长材料原子的方法已经可用于制备通常不止一层厚的小面积样品。

4月29日，位于纽约伊萨卡（Ithaca）康奈尔大学（Cornell University）的Jiwoong Park及其同事在《自然》（Nature）期刊上发表论文，报道了这种生长大面积单层薄膜的技术。在超过26小时的时间及550℃温度条件下，他们在直径约为10厘米的芯片级硅片上获得了两种TMD——二硫化钼和二硫化钨。同时从二氧化硅上逐层分离出来，这有望开启制备由垂直堆叠元件而成的微型高密度三维电路。

生长一层只有三个原子厚的薄膜，但其长度达到厚度的1亿倍，这是一项“工程奇迹”。马萨诸塞州剑桥市哈佛大学实验凝聚态物理学家Philip Kim如是说。

该层状薄膜不仅均匀，而且具有可与那些从晶体上剥离下来的片层相媲美的电子性能，Park说到，其中的诀窍源于那些与一个过渡金属原子或硫族原子相连接的气体分子。通过改变气压，研究团队能够控制各成分的浓度以及薄膜的生长。

该技术是一项重大进展，德克萨斯州休斯敦市莱斯大学（Rice University）材料科学家Pulickel Ajayan如是说。同时他还表示，接下来，薄膜需要生长于诸如柔性衬底等其他表面上，以制备那些需要2D材料的商用器件。

能够制备大面积薄膜是最令人兴奋的，Duesberg说到，这使得研究人员能够更加现实的将TMDs应用于电子学领域。TMDs使研究者们兴奋的原因不仅仅是因为薄和柔，还因为具有可用于自旋电子学等实验的特性。

“很多人认为单层TMD薄膜能够彻底改变电子学，但迄今为止仍然在追求那些更容易产生幻想结果的独立器件的路上。”Duesberg表示。

新材料在线编译整理——翻译：菠菜    校正：摩天轮