Исследователи под руководством профессора Кибума Кана из Корейского института передовых технологий (KAIST) научились задавать место, где начнёт расти кристалл двумерного полупроводника. В статье, опубликованной в журнале Nature 7 октября 2026 года, они описали, как кислород от оксидного барьера подавляет зарождение кристаллов возле края узора. В центре при этом может появиться один зародыш. В испытании на 400 участках одиночные кристаллы дисульфида молибдена (MoS₂) получили более чем в 99% случаев.

Кислород подавляет зарождение у края

Кристалл растёт из зародыша, небольшой группы атомов с упорядоченным строением. Если зародышей несколько, кристаллы расширяются навстречу друг другу и образуют границы. Такие границы мешают движению электронов.

Команда выращивала MoS₂ методом химического осаждения из паровой фазы с металлоорганическими прекурсорами. Область роста окружили барьером из оксида гафния (HfO₂). При нагревании он выделял кислород, который химически удалял MoS₂ и мешал новым зародышам появляться рядом с краем. По мере удаления от барьера воздействие кислорода ослабевало. В центральной части мог сформироваться один зародыш, а затем кристалл разрастался в стороны.

Условно это можно сравнить с площадкой, по краям которой проходит поток воздуха, не дающий семенам прорасти. В центре поток слабее, и там появляется росток. В опыте, конечно, не было ни воздуха, ни семян: кислород влиял на химическое образование зародышей MoS₂.

Для проверки на большой площади исследователи изготовили 16 областей на подложке размером 2 см, по 25 узоров в каждой. Одиночный кристалл получили более чем на 99% из 400 участков. Это результат при конкретных настройках, а не показатель, который можно автоматически перенести на любой материал или процесс. В статье также показано, что зарождение зависит от размера области, длительности процесса и условий подачи реагентов: при изменении параметров кристаллы могут не появиться вовсе или возникнуть сразу в нескольких местах.

Основную демонстрацию провели на MoS₂. Авторы также изготовили связанные структуры из MoS₂ и диселенида молибдена, а затем проверили устройства на их основе. Однако серийное производство микросхем в работе не демонстрировалось. Управление местом роста может быть полезно для формирования тонких полупроводниковых слоёв непосредственно на подложке с уже изготовленными элементами, но пока речь идёт об исследовательской технологии.

Для подготовки обзора публикаций по теме можно воспользоваться услугой подбора научной литературы.

Схема показывает, как кислород от окружающего область барьера подавляет появление зародышей у края узора, оставляя возможность роста в центре.

Фото: Steve A Johnson / Pexels