北理工課題組在低維材料相結(jié)構(gòu)調(diào)控研究方面取得重要進展
發(fā)布日期：2026-05-26 供稿：前沿交叉科學(xué)院 攝影：前沿交叉科學(xué)院
編輯：吳雨凝 審核：鄭德智 閱讀次數(shù)：
近日，依托先進光場顯示芯片與系統(tǒng)全國重點實驗室，北京理工大學(xué)前沿交叉科學(xué)院/物理學(xué)院武旭教授、邵巖教授課題組在過渡金屬二硫化物（TMD）相結(jié)構(gòu)調(diào)控領(lǐng)域取得研究進展。團隊提出了一種光刻工藝兼容的應(yīng)力層制備策略，使用圖案化的Al2O3納米膜作為應(yīng)力層，局域改變TaS2薄片的相變規(guī)律。該成果以“Lithography-Compatible Al2O3 Stressor for Strain-Modulated T-to-H Phase Evolution of TaS2”為題發(fā)表在國際知名期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》（DOI：https://doi.org/10.1021/acsami.6c05570），論文第一作者為北理工前沿交叉科學(xué)院/物理學(xué)院2023級碩士研究生王梓瑞同學(xué)，通訊作者為北京理工大學(xué)武旭教授、邵巖教授和李娟副教授。
TMD材料具有獨特的晶格構(gòu)型，通過對相結(jié)構(gòu)的調(diào)控，可以實現(xiàn)多種不同的物性。相結(jié)構(gòu)規(guī)律的調(diào)控研究能夠推動低維材料體系在納米電子等方向的應(yīng)用。研究表明應(yīng)力是相變的重要調(diào)控方法之一，但在微納尺度上實現(xiàn)基于應(yīng)力的相變調(diào)控仍然是一個重大挑戰(zhàn)。
針對上述問題，本研究采用標準光刻微納加工工藝，制備了圖案化的Al2O3應(yīng)力層，在微米尺度調(diào)控1T-TaS2的相變規(guī)律。高精度拉曼光譜與掃描透射電子顯微鏡表征結(jié)果，證明了 Al2O3應(yīng)力層帶來的局域應(yīng)力能夠改變TaS2相變規(guī)律。該工作為實現(xiàn)在微納尺度上調(diào)控低維材料的相變行為提供了新的策略和工藝技術(shù)，推動了低維材料在基礎(chǔ)研究和加工應(yīng)用方面的研究。
圖1 TaS2薄片上Al2O3應(yīng)力層的制備及結(jié)構(gòu)模型。
圖2 Al2O3應(yīng)力層調(diào)控TaS2的相演化。
圖3 不同厚度和微納結(jié)構(gòu)Al2O3作為對照組證明應(yīng)力能夠?qū)aS2相變進行調(diào)控。
圖4α-Al2O3應(yīng)力層覆蓋的TaS2的橫截面STEM圖像與應(yīng)力分布有限元模擬結(jié)果。
論文詳情：Zi-Rui Wang et al., Lithography-Compatible Al2O3 Stressor for Strain-Modulated T-to-H Phase Evolution of TaS2, ACS Applied Materials & Interfaces,
DOI: https://doi.org/10.1021/acsami.6c05570
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsami.6c05570
附作者介紹：
武旭，共同通訊作者，前沿交叉科學(xué)院/物理學(xué)院教授、博導(dǎo)，國家級海外高層次青年人才、北京市科技新星、北京理工大學(xué)特立青年學(xué)者、德國洪堡獎學(xué)金獲得者。研究方向為利用分子束外延、掃描探針顯微鏡等高精度制備與表征技術(shù)，開展新型二維半導(dǎo)體/有機薄膜異質(zhì)結(jié)構(gòu)筑、復(fù)雜有機薄膜制備、新型低維光電器件等方面的研究，在Nature、Nat. Mater.、Nat. Commun.、Adv. Mater.等共計發(fā)表SCI論文30余篇，申請及授權(quán)專利10余項，擔任多個國內(nèi)外著名期刊審稿人。
邵巖，共同通訊作者，集成電路與電子學(xué)院教授、博導(dǎo)。國家級青年人才、北京理工大學(xué)特立青年學(xué)者。主要研究方向為面向集成電路應(yīng)用的低維量子信息材料原子制備、表征與物性調(diào)控等。相關(guān)研究文章發(fā)表在Nat. Mater.、Nat. Commun.、Adv. Mater.、Nano Lett.等期刊上，在超薄半導(dǎo)體原子制造領(lǐng)域共授權(quán)6項發(fā)明專利。
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