于器件微缩迫近物理极限的进程中，金属电极单晶性日趋凸显——晶界散射、原子掉配和电势不均等微不雅效应正成为机能瓶颈。制备与半导体单晶布局相匹配的单晶金属，已经成为冲破接触限定的要害。

红外科学与技能天下重点试验室褚君浩院士团队，结合复旦年夜学、湖南年夜学、新加坡国立年夜学等，于二维半导体外貌直接制备出高质量单晶金属电极，有用解决了制约器件机能晋升的界面接触难题，为将来电子与光电集成体系走向极致微缩、高密度集成及原子级制造奠基了质料基础。相干结果在8月27日发表在《科学》（Science）。

研究团队立异性地提出了一种单晶金属薄膜原位分步蒸镀技能（Step-Eva），使用热蒸发装备，经由过程原子级低剂量沉积与间歇搁浅瓜代举行，有用降低成核密度、促成晶畴横向生长并合。整个生长历程如同叠放“俄罗斯方块”，使原子有序摆列，终极于二维半导体外貌原位形发展程有序、晶向一致的年夜面积单晶金属薄膜，具备不变均一的功函数及极小的电势颠簸。该要领具备普适性，已经乐成实现铋（Bi）、银（Ag）、铟（In）、金（Au）及钯（Pd）等多种单晶金属的制备。

基在单晶金属接触修筑的二维半导体器件，费米能级钉扎效应显著削弱，揭示出靠近抱负的肖特基-莫特举动及超低接触电阻。试验成果注解，所制N型及P型晶体管开关比均跨越1010，沟道长度缩短至50 nm时开态电流均高在1.1 mA μm-1，N、P型接触电阻别离低至36 Ω μm及145 Ω μm，载流子注入与输运机能优秀。此外，单晶金属还有揭示出优良的线宽微缩能力及显著加强的热不变性等长处。

中国科学院上海技能物理研究所红外科学与技能天下重点试验室为论文第一完成单元，于读研究生张莹为第一作者，该试验室王旭东青年研究员及王建禄传授为本文配合通信作者。研究获得国度天然科学基金卓着研究群体项目、国度重点研发规划、国度天然科学基金重点项目、中国科学院先导专项B类等撑持。

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.aee3132

图1. 机制：Step-Eva技能单晶金属生长机制，单晶Bi例证