自2004年發現石墨烯以來,二維原子單晶包括石墨烯、過渡金屬硫族化物(TMDs)以及最近發現的單元素二維X-烯(Xenes, 如磷烯、硅烯、銻烯)等,由于具有獨特優異的物理光電性能,而活躍成為當今材料科學領域的前沿,并引領了后摩爾時代的電子、信息和能源等領域的快速發展,其發現者A. Geim和K. Novoselov也因此獲得了2010年度的諾貝爾物理學獎。相比于Si基和GaAs基等傳統半導體,二維材料具有高遷移率、高吸光率和CMOS兼容以及高透明、強韌性和低成本等重要優勢 [1-4],為新一代可穿戴、高密集和智能化的光電子集成電路的發展提供了新型的材料基礎和平臺。
我國科研工作者也立足于二維材料在未來科技領域的巨大應用前景,為搶占二維新興領域的國際制高點,開展了大量的前瞻性基礎和應用研究工作。作為半導體領域的知名核心期刊,《半導體學報》也一直報道國內外該領域的最新發展情況,并及時邀請中科院半導體所李京波研究員和南京大學王欣然教授作為客座編輯,出版了題為“2D Materials and Devices”的專題特刊。李京波小組是國際上最早開展二維半導體材料與器件的研究小組之一,獲得了國際學術界的廣泛關注,其組內核心成員霍能杰博士和楊玉玨博士于2017年3月在《半導體學報》上發表了標題為“ Optoelectronics based on 2D TMDs and heterostructures ”的原創性論文 [5]。該論文系統報道了基于自主研發的二維半導體及其異質結的材料制備方法、隨厚度依賴的光學性能(PL和拉曼)和高性能光電子器件(包括晶體管、光電探測器和光伏電池等)的研究工作,為二維半導體技術的發展起到了一定的促進作用和指導意義。特別是,詳細研究了二維TMDs及異質結的層間耦合作用和量子限制效應對聲子模式和能帶結構的重要影響和內在機制,發現單層TMDs具有直接帶隙結構并表現出卓越的熒光性能(圖1)。

圖1(a)單層和雙層WS2的PL譜,插圖為TMDs的原子結構示意圖。(b)不同層數WSe2的PL譜。
最近,美國麻省理工學院(MIT)的Jeehwan Kim教授于2018年11月在國際頂級期刊Science上發表了題為“ Controlledcrack propagation for atomic precision handling of wafer-scale two-dimensional materials ”的論文 [6],率先開發出一種層分辨率分裂(LRS)技術來生產晶圓規模的單層二維材料,具有使二維半導體技術走向商業化的里程碑式意義。值得注意的是,該Science論文在兩處正面引用了上述《半導體學報》的論文,他們用了大篇幅并采用《半導體學報》報道的實驗結果(即單層WS2的直接帶隙~1.99 eV及強烈的熒光性能(圖1a)),以作為他們成功制備出單層WS2的重要依據之一。這兩處分別為:“ Successful isolation of the WS2 monolayer was confirmed by the substantial enhancement of the peak intensity of the PL spectra (Fig. 2D) at its direct gap of 1.99 eV, as compared with the weak and wide PL characteristic of a thick WS2 layer at its indirect gap of 1.97 eV”和“Wafer-scale monolayer thickness was also confirmed by mapping the PL peak position where peaks are all concentrated at its direct gap of 1.99 eV (Fig. S7)”。
這是國際頂級雜志Science和世界頂尖學府MIT首次正面引用報道《半導體學報》上的原創性論文,表明了我國科技工作者在二維材料領域的原始創新能力以及《半導體學報》在國際學術界越來越重要的國際影響力。
Science正面報道和引用《半導體學報》原創性論文也表明,中國科研工作者的原創性成果,發表在《半導體學報》上同樣能產生重要的國際影響力!《半導體學報》將繼續致力于向全球推廣中國的優秀原創成果,期待更多中國作者把論文寫在中國大地上,寫在《半導體學報》上!
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