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第一作者：Zhaoyang Lin

通訊作者：段鑲鋒、黃昱

通訊單位：加州大學洛杉磯分校

研究亮點：

1. 發展了一種改良的液相制備高品質純相MoS₂的新策略。

2. 構建了大面積的高性能薄膜晶體管電子器件。

以MoS₂為代表的二維半導體材料自問世以來，就備受推崇，尤其是在電子、光電以及催化領域，大有與石墨烯分庭抗禮之勢。

要實現規模化應用，關鍵前提還在于可控的溶液相制備方法。雖然廣大科研工作者開發了一個又一個制備策略，譬如液相剝離、鋰插層化學等，或多或少都存在導電性不好，尺寸不均勻等問題。

有鑒于此，加州大學洛杉磯分校段鑲鋒/黃昱夫婦發展了一種全新的全新的液相制備高品質純相MoS₂等二維半導體納米片的新策略，并實現了大面積的高性能薄膜晶體管電子器件的構建。

圖1. MoS₂納米片制備策略

研究人員通過精確控制插層化學，將常規使用的鋰離子替換為季銨鹽陽離子THAB，成功制得純相的尺寸均勻的半導體性質2H-MoS₂納米片。這種液相制備方法廣泛適用于MoS_2、WSe₂, Bi₂Se₃, NbSe₂, In₂Se₃,Sb₂Te₃以及黑磷等多種二維材料。

基于此構建的薄膜晶體管室溫遷移率高達10 cm² V^-1 s^-1，開關比為10⁶，這是目前基于MoS₂薄膜晶體管的最佳性能。在大面積薄膜晶體管的基礎上，研究團隊進一步開發了各種優異的邏輯門和計算回路。

總之，這項工作發展了一種全新的液相制備高品質二維半導體的新策略，并構建了大面積的高性能薄膜晶體管電子器件。

圖2. MoS₂納米片的結構表征

圖3. 半導體化純相MoS₂納米片的剝離

圖4. 大面積溶液制程薄膜晶體管

圖5. 邏輯門和計算回路

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參考文獻：

Zhaoyang Lin, Yu Huang, Xiangfeng Duan etal.Solution-processable 2D semiconductors for high-performance large-areaelectronics. Nature 2018.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0574-4