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ナノスケール材料：幾何学的閉じ込めによる非エピタキシャル単結晶2D材料成長
Nature 614, 7946 doi: 10.1038/s41586-022-05524-0
二次元（2D）材料やそのヘテロ構造は、次世代エレクトロニクスへの有望な道筋を示す。それにもかかわらず、2D系エレクトロニクスは主に、（1）1層ごとの2D材料成長の精密な速度論的制御、（2）成長中の単一ドメインの維持、（3）層数と結晶性のウエハースケールの制御性、という3つの重要課題のため、商業化には至っていない。今回我々は、これら3つの課題に同時に対処できる、決定論的な閉じ込め成長法（confined-growth technique）によって、任意の基板上でウエハースケールの単一ドメイン2D単層アレイやそのヘテロ構造が得られることを示す。我々は、2インチ基板上でSiO2マスクのパターン形成を介して選択的成長領域を画定することにより、第一の組の核の成長を幾何学的に閉じ込めて制限した。マイクロメートルスケールのSiO2トレンチでは成長時間が大幅に短縮されるため、我々は、第二の組の核を導入する前に第一の組の核の短時間成長を通してトレンチを埋めることによって（従ってエピタキシャルシーディングを必要とせずに）、任意の基板上にウエハースケールの単一ドメイン単層WSe2アレイを得た。さらに同じ方式で遷移金属ジカルコゲニドを成長させることによって、単一ドメインMoS2/WSe2ヘテロ構造を形成した。今回の成果によって、2D材料を工業環境に適合させるための強固な基礎が築かれるだろう。
