二维半导体的高幅值、空间可编程且持久的应变工程
材料科学
2025-12-23 v2 应用物理
摘要
晶体二维半导体通常兼具高弹性与面内强度，使其成为通过应变调控电子特性的理想材料，这与硅电子学中采用的策略类似。然而，现有技术尚未能在二维材料中同时实现高幅值（>1%）、长期稳定且空间可编程的应变，即应变水平可在单个二维层的不同区域被确定性地设计。在此，我们通过将单层MoS₂共形转移到利用双光子光刻制备的图案化衬底上，实现了空间可编程的双轴应变（e_b），其幅值高达2.2%，空间分辨率为0.13 %e_b μm⁻¹。该诱导应变可稳定数月，并实现对单层MoS₂局部带隙约0.4 eV的调控，约占其本征带隙的25%。我们进一步将该方法扩展到双层WS₂-MoS₂异质结构。这种应变工程技术为二维半导体引入了应变调控的新机制，以支持具有设计电子景观的宽光谱光电器件和纳米电子学的发展。
引用
@article{arxiv.2508.00972,
title = {High-magnitude, spatially programmable, and sustained strain engineering of 2D semiconductors},
author = {Boran Kumral and Pedro Guerra Demingos and Peter Serles and Shuo Yang and Da Bin Kim and Dian Yu and Akhil Nair and Akshat Rastogi and Nima Barri and Md Akibul Islam and Jane Howe and Cristina H Amon and Sjoerd Hoogland and Edward H. Sargent and Chandra Veer Singh and Tobin Filleter},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.00972},
year = {2025}
}
备注
25 pages of main text with 6 figures and 35 pages of supplementary information with 22 figures