晶圓可散熱單層非晶態三氧化鉬

近日，德克薩斯大學奧斯丁分校的研究團隊，發表了關於使用二維MoS₂作為起始材料獲得晶圓級單層無定形三氧化鉬MoO₃的研究進展。

在這篇文章中，該團隊報告了基於紫外線的臭氧轉換（一種適合保持材料完整性的溫和氧化過程），將二維MoS₂晶體逐層精確轉換為二維無定形MoO₃。將2英寸的多晶單層MoS₂轉換為均勻連續的無定形單層MoO₃，可以證明這種轉換方法也可以擴展到整個晶圓。

MoO₃，特別是α-MoO₃，由於其熱力學穩定性和層狀結構，以及有趣的電子、光學、催化和電化學特性，吸引了大量的關注。值得注意的是，α-MoO₃是一種具有大電子親和力、寬頻隙和高電離能的半導體。因此，許多應用，包括催化、感測器、有機發光二極體（OLED）、電池、記憶體和電致變色裝置，已被工程成功證明。

二維（2D）MoO₃在物理和化學性質上往往有所不同，有許多關於二維的MoO₃與其他二維材料整合的研究。儘管目前有豐富的物理現象和潛在的技術優勢，但材料合成還沒有足夠成熟，生產出可控的、可重複生長的大面積、均勻的、高品質的二維MoO₃還比較困難。像其他二維材料一樣，最優質的二維氧化物通常是從塊狀晶體的機械剝離中獲得的。

然而，這種實驗室的方法由於其隨機性、低產量和區域覆蓋不充分，在技術上是無法規模化生產。通過液體剝離可以獲得更廣泛的區域覆蓋。液體剝離是一種超聲輔助或基於離子插層的剝離方法，適合生產大面積的薄膜。然而，單層產量很差（按數量計算不超過百分之幾十），阻礙了研究成果轉化。

氣相合成，特別是物理氣相沉積（PVD），一直是眾所周知的可擴展和可重複的合成方法，提供具有可控化學計量和形態的良好結晶薄膜。在各種PVD方法中，熱蒸發法因易於控制沉積參數而被廣泛用於合成α-MoO₃，有報導稱在400-600℃的溫度範圍內可獲得大面積的薄膜。此外，另一種氣相技術，化學氣相沉積(CVD)，也已成功應用於MoO₃薄膜的合成。此外，這些方法還沒有實現對具有均勻原子層的薄膜的橫向尺寸和縱向厚度的精確控制。

該團隊通過結合使用各種光譜和顯微鏡技術，包括陰極螢光（CL）光譜、X射線光電子能譜（XPS）、電子能量損失（EL）光譜、掃描透射電子顯微鏡（STEM）和原子力顯微鏡（AFM），對單層薄膜的結構、化學、光學和電氣特性進行了系統研究。

該研究團隊的研究結果將使人們能夠進一步探納米級的三氧化鉬，擴展超薄柔性氧化物材料和設備的前沿。

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