光掌精密机械2013年第2期(总第129期
半导体薄膜
美国北卡州立大学研究人员今天表
示，他们开发出制造高质量原子量级半导
体薄膜(薄膜厚度仅为单原子直径)的新
技术。材料科学和工程助理教授曹林友(音
译)说，新技术能将现有半导体技术的规
模缩小到原子量级，包括激光器、发光二
极管和计算机芯片等。
研究人员研究的材料是硫化钼，它是
一种价格低廉的半导体材料，电子和光学
特性与目前半导体工业界所用的材料相
似。然而，硫化钼又与其他半导体材料有
所不同，因为它能以单原子分层生长形成
单层薄膜，同时薄膜不会失去原有的材料
特性。
在新技术中，研究人员将硫粉和氯化
钼粉放置于炉内，并将温度逐步升高到850
摄氏度，此时两种粉末出现蒸发(汽化)
并发生化学反应形成硫化钼。继续保持高
温，硫化钼能沉积到基片上，形成薄薄的
硫化钼膜。
曹林友表示，他们成功的关键是寻找
到了新的硫化钼生长机理，即自限制生长，
通过控制高温炉中分压和蒸汽压来精确地
控制硫化钼层的厚度。
分压代表悬浮在空气中的原子或分子
聚集成固体沉淀到基片上的趋势；蒸汽压
代表基片上的固体原子或分子汽化进入空
气的趋势。为在基片上获得单层硫化钼，
分压必须高于蒸汽压；分压越高，沉积到
底部的硫化钼层就越多。如果分压高于在
基片上形成单层薄膜的蒸汽压，但又低于
形成双层薄膜的蒸汽压，那么在分压和蒸
汽压之间的这种平衡能确保在单层硫化钼
薄膜形成后薄膜生长自动停止，不再向多
层发展。这就是“薄膜的自限制生长”。
分压通过调节高温炉内氯化钼的量来
控制，炉内钼的量越多，分压则越高。曹
林友表示，利用该技术，他们每次都获得
了晶片大小、原子直径厚的硫化钼单层薄
膜。同时还可以通过改变分压获得2_个
原子直径厚的硫化钼薄膜。
研究人员目前在试图寻找其他的方
式，以制造类似的但每个原子层由不同材
料组成的薄膜。同时，他们也在利用新技
术制作场效应晶体管和发光二极管。
新法合成碳纳米管粗细均匀
作为下一代高科技材料，碳纳米管在
众多领域拥有广泛应用前景。但现有方法
合成的碳纳米管直径和长度各不相同。日
本名古屋大学的一个研究小组开发出一种
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