为了方便各位同学交流学习，解决讨论问题，我们建立了一些微信群，作为互助交流的平台。2.告知:姓名-课题组-研究方向，由编辑审核后邀请至对应交流群(生长，物性，器件)；随着互联网、大数据等领域的快速发展，互补金属氧化物半导体（CMOS）技术的持续几何和功能缩放正在推动信息处理进入更广泛的应用范围。传统上，许多这些应用是通过经典和等效晶体管缩放实现性能增益和/或增加电路复杂性来实现的。然而，随着CMOS缩放接近其基本物理极限，寻求增加功能的替代集成和架构的探索变得越来越困难。这促使半导体行业寻找突破，包括逻辑、存储和互连设备的设备、三维（3D）单片集成的加工技术，以及系统架构的范式转变。鉴于此，近日来自新加坡科技研究局的Kah-Wee Ang教授和Dongzhi Chi教授在ACS Nano上以Van der Waals Layer Transfer of 2D Materials for Monolithic 3D Electronic System Integration: Review and Outlook为题发表综述文章，概述了 2D材料的大规模转移的方法。这种转移技术是将2D材料集成到硅基CMOS平台和可弯曲电子器件中的关键步骤，也是将这些材料用于3D集成电路的必要条件。随着人们对2D材料和它们的应用前景的深入理解，这些研究的结果对于实现更高性能、更紧凑、更可靠和更灵活的电子器件和系统的发展具有重要的意义，有望在新一代电子器件和系统中实现重大的突破。图1将感知、记忆和逻辑处理电路功能集成的三维电子系统
图源：ACS Nano 2023, 17, 3, 1831–1844.
随着人们对电子产品的需求越来越高，现代电子系统已经从单一平面逐渐向三维空间扩展，而这也给电子材料的研究带来了新的挑战。传统的三维材料很难满足电子器件对于高性能、高可靠性、低功耗的要求，而二维材料因其优异的性能逐渐成为了研究热点。但是，由于二维材料的薄度很小，很难直接应用于三维电子系统，因此二维材料的层转移技术应运而生。层转移技术是指将一个材料层从一种基底上转移到另一种基底上的技术。其基本原理是先在目标基底上涂覆一层可剥离层（例如聚甲基丙烯酸甲酯，简称PMMA），然后将待转移的材料层在另一种基底上制备好，再通过热压等方式将两种基底紧密贴合，最后通过去除可剥离层的方法实现层转移。1、机械剥离法：机械剥离法是将待转移的材料层从生长基底上机械剥离下来，再将其转移到目标基底上的方法。这种方法相对简单，但是需要用到专门的机械设备，且转移的层数受到限制。2、化学剥离法：化学剥离法是将待转移的材料层通过化学方法从生长基底上剥离下来，再将其转移到目标基底上的方法。这种方法需要用到一些化学试剂，可以实现多层材料的转移。3、热压法：热压法是将待转移的材料层和目标基底通过热压的方式紧密贴合，再通过去除可剥离层的方法实现层转移。这种方法简单易行，可以实现大面积的层转移。4、电子束诱导法：电子束诱导法是通过电子束辐射将可剥离层局部热解，使其失去粘附性，从而实现材料层的转移。这种方法需要用到专业的电子束设备，但可以实现高精度的层转移。图源：ACS Nano 2023, 17, 3, 1831–1844.层转移技术是一种将二维材料转移到三维器件中的关键技术，能够解决传统三维材料在电子器件中所面临的问题，从而实现高性能、高可靠性、低功耗的电子器件。目前已经有多种二维材料被成功地应用于电子器件中，其中包括石墨烯、过渡金属二硫化物（TMDs）等。1、石墨烯应用：石墨烯因其单层结构和优异的电学、热学和机械性能，被广泛应用于电子器件中。通过层转移技术，石墨烯可以被转移到各种基底上，并制备出多种电子器件。例如，石墨烯晶体管具有高电子迁移率和优异的开关特性，可应用于集成电路中。石墨烯电容器具有高电容密度和低等效串联电阻，可应用于高频电路和存储器中。石墨烯还可以用于热管理、传感器等领域。2、TMDs应用：TMDs是一类由过渡金属和硫化物组成的二维材料，具有优异的光电性能，在电子器件中有着广泛的应用前景。通过层转移技术，TMDs可以被转移到各种基底上，并制备出多种电子器件。例如，TMDs光电探测器具有高灵敏度和高响应速度，可应用于光通信、太阳能电池等领域。TMDs场效应晶体管具有高迁移率和低漏电流，可应用于逻辑电路和存储器中。TMDs还可以用于光发射、光调制、光学传感等领域。3、其他二维材料应用：除了石墨烯和TMDs，其他的二维材料也被广泛地研究和应用。例如，二硫化钼（MoS2）具有优异的光学、电学和机械性能，被应用于光电探测器、场效应晶体管等器件中。氧化锌（ZnO）具有优异的透明导电性能和光电性能，被应用于透明导电膜、光电探测器等器件中。其他的二维材料如黑磷、硒化铜等也在逐渐地被应用于电子器件中。二维材料通过层转移技术被成功地应用于电子器件中，展现出了优异的性能和广泛的应用前景。二维材料在电子器件中的应用不仅可以提高器件的性能和可靠性，还可以减少器件的体积和功耗，推动电子器件向微型化、高性能、低功耗的方向发展。图3二维材料沉积方法概览
图源：ACS Nano 2023, 17, 3, 1831–1844.
作为一项重要的技术手段，二维材料层转移技术可以将二维材料应用于三维电子系统中，从而解决传统三维材料在电子器件中所面临的问题。传统的三维材料因其晶体结构的限制，往往无法达到电子器件高性能、高可靠性和低功耗的要求。而二维材料因其单层结构和优异的性质，在电子器件中有着广泛的应用前景。通过层转移技术，可以将二维材料转移到各种基底上，从而实现二维材料在三维电子系统中的应用。层转移技术的核心是可剥离层的使用，可剥离层是一种可与目标材料层容易分离的材料层。在层转移技术中，首先需要在目标基底上涂覆一层可剥离层，然后将待转移的二维材料层制备在另一种基底上，再通过热压等方式将两种基底紧密贴合，最后通过去除可剥离层的方法实现层转移。层转移技术具有操作简便、成本低、可以实现多层转移等优点。二维材料在电子器件中有着广泛的应用前景。例如，石墨烯因其高电导率、高电子迁移率和良好的机械性能，被广泛应用于晶体管、电容器等器件中。TMDs因其优异的光电性能，在光电探测器、场效应晶体管等器件中有广泛应用前景。其他二维材料如MoS2和ZnO也在透明导电膜、光电探测器等器件中得到了广泛应用。随着二维材料的研究和应用不断深入，层转移技术也将有更广泛的应用前景。例如，随着可剥离层的不断改进和优化，层转移技术将能够实现更高的转移精度和更复杂的结构设计。同时，层转移技术还可以与其他材料制备技术相结合，例如纳米压印、喷墨印刷等，从而实现更加智能化和自动化的器件制备。因此，层转移技术将会成为二维材料在电子器件中的关键技术之一，推动电子行业的快速发展和技术进步。同时，层转移技术也有望在其他领域得到应用，例如光电子、生物医学和能源等领域，将会拓展二维材料的应用范围。总的来说，层转移技术是将二维材料应用于三维电子系统中的关键技术之一。通过层转移技术，可以将二维材料转移到各种基底上，从而实现高性能、高可靠性、低功耗的电子器件。随着二维材料的研究和应用不断深入，层转移技术也将有更广泛的应用前景。未来，层转移技术将成为电子器件制备的重要手段之一，为电子行业的快速发展提供有力支持。参考文献：
Jun-young Kim, Xin Ju, Kah-Wee Ang, and Dongzhi Chi, Van der Waals Layer Transfer of 2D Materials for Monolithic 3D Electronic System Integration: Review and Outlook. ACS Nano 2023, 17, 3, 1831–1844.
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c10737
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