記者27日從西湖大學獲悉，該校工學院孔瑋教授團隊成功實現晶圓級單晶二硫化鉬薄膜在柔性基底上的高質量集成，將單晶二維半導體轉移集成技術從“濕法”推進到“幹法”路線，為突破長期制約高性能柔性電子發展的技術瓶頸提供了新路徑。相關研究成果日前發表於《自然·電子》期刊。

以單晶二硫化鉬為代表的二維半導體材料，兼具原子級厚度的柔韌性與卓越電學性能，是發展高性能柔性電子器件的重要候選材料。但其潔淨、高質量、可規模化的轉移集成一直是行業難題。此前，這類材料通常通過化學氣相沉積法在藍寶石襯底上外延生長，並採用“濕法轉移”技術轉移至柔性基底。但該方法需使用聚合物、水或有機溶劑，會在材料表面留下難以根除的殘留，影響材料性能。

研究團隊另闢蹊徑，開發出基於氧化物的“幹法轉移”策略：先通過電子束蒸發沉積一層極薄的三氧化二鋁，用於增強氧化物與二硫化鉬之間的界面結合；再用原子層沉積技術覆蓋另一層三氧化二鋁，形成高質量高介電常數柵介質層。該轉移工藝全程避免二硫化鉬表面與聚合物、水或有機溶劑直接接觸，有效保留材料本徵特性。

“基於該工藝，我們構建的晶圓級高密度柔性晶體管陣列實現了多項性能突破。”孔瑋介紹。

研究團隊將該晶體管陣列用於主動矩陣觸覺傳感系統，並貼合在軟體機器人手爪表面。該系統能夠實時感知和繪製壓力分布，幫助機器人識別物體的形狀、位置和大小。