极薄半导体的制备能力，是推动电子与计算技术持续演进的关键。然而，长期以来，高质量与大规模生产之间始终存在难以兼顾的矛盾。苏聪教授及其团队提出了一种新方法，将两类工艺的优势结合起来，在实现大面积制备的同时保持材料的高晶体质量。

相关研究成果已发表在《美国化学会杂志》（Journal of the American Chemical Society）。

单层半导体为何关键

单层半导体是晶体管中负责传输电流的核心材料，其厚度仅有一个原子，是目前可实现的最薄材料之一。要想继续提升电子器件和计算芯片的性能，就必须在这一极限尺度上获得高质量的半导体薄层。

“中央处理器（CPU）性能不断提升，根本原因在于我们可以持续缩小晶体管的尺寸。”材料科学系助理教授苏聪解释道。

苏聪团队采用化学气相沉积（CVD）技术来合成极薄的单层半导体。苏教授指出，传统CVD在扩展到大规模生产时，往往会牺牲晶体质量，生成缺陷较多、均匀性较差的薄层。

传统工艺的瓶颈

在常规使用液态前驱体的CVD工艺中，前驱体（即形成单层材料的来源物质）通常溶解在碱性溶液中。在高温条件下，溶液中的成分会不受控地挥发，部分副产物会从正在生长的晶格中“拉走”原子，导致晶体出现缺陷，并形成不均匀的单层结构。

“我们找到了一种非常简单的方式，让这种方法真正具备可扩展性。”苏教授表示，“核心思路就是把溶液环境从碱性改成酸性。”

通过在生长前对化学成分进行酸性预处理，研究人员成功地将前驱体牢固地锚定在生长表面上，从而抑制了有害副产物的影响。“这一突破带来了创纪录质量的单层材料，为更快、更高效的电子器件和量子器件铺平了道路。”苏教授说。

质量接近“胶带法”，却适合工业化

苏聪指出，新方法制备出的单层晶体质量，已经可以与科研界常用的“胶带法”相媲美。所谓“胶带法”，是将胶带贴在市售块状晶体上，再撕下胶带，从而剥离出一层极薄的晶体。该方法能获得极高质量的样品，非常适合基础研究，但难以实现工业规模生产。

“这项工作的最大意义在于，我们在可扩展的工业工艺与高质量样品之间找到了平衡点。”苏教授总结道，“我们用一种简单的化学环境调控手段，缓解了半导体制造行业长期面临的规模化与质量之间的矛盾。”