科学期刊《自然》日前发表了一篇新的半导体制程技术，科学家成功开发「下延」（hypotaxy）技术，可在任何基板上直接生长晶圆级单晶二维半导体，解决传统合成方法的限制。此技术具备低温生长、制程相容性及高元件效能等优势，有??加速下一代半导体发展。

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随着人工智慧（AI）技术的飞速发展，对更高性能半导体的需求日益增长，同时，降低半导体设备功耗的研究也备受关注。因此，取代传统矽的新型半导体材料正成为研究焦点。

其中，过渡金属硫属化物（TMDs）等二维材料，因其超薄结构和优异的电学特性，被视为下一代半导体材料的潜力股。然而，目前缺乏高品质合成这些材料并进行工业应用的量产技术。

然而化学气相沉积（CVD），存在电学特性退化以及需要将生长的TMDs转移到不同基板上的问题，增加了制程的复杂性。此外，在高度结晶基板上生长TMDs的「外延」方法，也需要转移过程，并且仅限於特定基板。

因此，基於高品质TMDs开发先进的3D整合技术，已成为现代半导体产业的关键挑战，进一步凸显了对新型TMDs合成方法的迫切需求。

为了解决这一问题，研究团队开发了一种全新的生长方法。他们引入了一种利用石墨烯和六方氮化硼等二维材料作为模板的方法，引导TMD晶体排列，从而在任何基板上合成完美的单晶TMD薄膜。

这项名为「下延」（hypotaxy）的技术，是全球首次开发。 「下延」一词结合了「hypo」（意为「向下」）和「taxy」（意为「排列」），反映了合成薄膜向下生长的特性。

它允许在低温（400。C）下生长单晶TMDs，与现有的半导体制造工艺相容。此外，石墨烯模板会自然消失，无需後续去除工序，并且可以精确控制金属薄膜的厚度，以调节TMD层数。这些独特的特性使下延法有别於现有的方法。

此外，使用下延法合成的TMDs制造的半导体器件，表现出高电荷载流子迁移率和优异的器件均匀性，表明下延法在开发高性能、高整合度二维半导体器件以及下一代二维半导体商业化方面具有巨大潜力。