晶圆可散热单层非晶态三氧化钼

近日，德克萨斯大学奥斯汀分校的研究团队，发表了关于使用二维MoS₂作为起始材料获得晶圆级单层无定形三氧化钼MoO₃的研究进展。在这篇文章中，该团队报告了基于紫外线的臭氧转换（一种适合保持材料完整性的温和氧化过程），将二维MoS₂晶体逐层精确转换为二维无定形MoO₃。将2英寸的多晶单层MoS₂转换为均匀连续的无定形单层MoO₃，可以证明这种转换方法也可以扩展到整个晶圆。

MoO₃，特别是α-MoO₃，由于其热力学稳定性和层状结构，以及有趣的电子、光学、催化和电化学特性，吸引了大量的关注。值得注意的是，α-MoO₃是一种具有大电子亲和力、宽带隙和高电离能的半导体。因此，许多应用，包括催化、传感器、有机发光二极管（OLED）、电池、存储器和电致变色装置，已被工程成功证明。

二维（2D）MoO₃在物理和化学性质上往往有所不同，有许多关于二维的MoO₃与其他二维材料整合的研究。尽管目前有丰富的物理现象和潜在的技术优势，但材料合成还没有足够成熟，生产出可控的、可重复生长的大面积、均匀的、高质量的二维MoO₃还比较困难。像其他二维材料一样，最优质的二维氧化物通常是从块状晶体的机械剥离中获得的。

然而，这种实验室的方法由于其随机性、低产量和区域覆盖不充分，在技术上是无法规模化生产。通过液体剥离可以获得更广泛的区域覆盖。液体剥离是一种超声辅助或基于离子插层的剥离方法，适合生产大面积的薄膜。然而，单层产量很差（按数量计算不超过百分之几十），阻碍了研究成果转化。

气相合成，特别是物理气相沉积（PVD），一直是众所周知的可扩展和可重复的合成方法，提供具有可控化学计量和形态的良好结晶薄膜。在各种PVD方法中，热蒸发法因易于控制沉积参数而被广泛用于合成α-MoO₃，有报道称在400-600℃的温度范围内可获得大面积的薄膜。此外，另一种气相技术，化学气相沉积(CVD)，也已成功应用于MoO₃薄膜的合成。此外，这些方法还没有实现对具有均匀原子层的薄膜的横向尺寸和纵向厚度的精确控制。

该团队通过结合使用各种光谱和显微镜技术，包括阴极荧光（CL）光谱、X射线光电子能谱（XPS）、电子能量损失（EL）光谱、扫描透射电子显微镜（STEM）和原子力显微镜（AFM），对单层薄膜的结构、化学、光学和电气特性进行了系统研究。

该研究团队的研究结果将使人们能够进一步探纳米级的三氧化钼，扩展超薄柔性氧化物材料和设备的前沿。

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