二维拓扑绝缘体，即量子自旋霍尔绝缘体，由于可以支持非耗散电子传输，在下一代低损耗电子器件领域发挥重要作用。其中二碲化钨(WTe2) 是一种独特的具有微小复杂费米表面的半金属，具有非饱和磁阻、高压下超导、各向异性磁电阻等性质，在场效应晶体管的沟道材料、数据存储等方便有广泛的应用。由于WTe2薄膜从少层到单层具有不同的特性，于是制备出厚度可控的、具有大尺寸、高结晶度、少缺陷超薄 WTe2材料具有重要意义 。目前报道的少层/单层WTe2 薄膜制备方法有剥离法、MBE、CVD 、PLD和磁控溅射-CVD二步法。据报道，CVD法可制备出1*1cm2，约5层的大面积WTe2 薄膜，而MBE可以得到结晶度较高的单层WTe2薄膜，PLD制备的WTe2薄膜非饱和磁阻达到321%，磁控溅射-CVD二步法可制备出约5层的大面积多晶WTe2薄膜，为两步法制备WTe2薄膜打下基础。然而，目前尚未有对WTe2薄膜制备过程中的薄膜厚度控制的研究。

近日，中国科学院微电子研究所夏洋研究员课题组使用ALD-CVD两步法在蓝宝石衬底上制备了高质量WTe2薄膜。首先制备出 W 单质薄膜，再在不同碲化温度下对其进行碲化。他们在该工作中研究了碲化温度对碲化反应的影响，发现碲化温度较低，化学气相反应速率受到限制。碲化温度达到570 ℃时，碲化钨开始分解。在 550 ℃的碲化温度下得到在（001）结晶取向较好的碲化钨薄膜。通过对其进行电磁性能测试，发现了不饱和磁阻现象，非饱和磁阻达到112.8%，分析碲化钨薄膜处于绝缘状态以及 MR 较小，均由于碲化钨暴露空气氧化。

由于ALD 的自限制性可以实现良好的膜厚控制，通过对 ALD 技术对 W 单质薄膜的减薄，可以实现对钨薄膜的进一步减薄，实现厚度原子级控制。通过对温度的研究控制，实现不同厚度碲化钨薄膜的生长，对厚度可控的、均匀大面积二碲化钨薄膜的制备具有重要意义。

该文章以题为“Synthesis and electromagnetic transport of large-area 2D WTe2 thin film”发表在Journal of Semiconductors上。

图1. 550 ℃碲化温度下制备的WTe2薄膜的 (a) R-T曲线；(b) MR曲线。

文章信息：

Synthesis and electromagnetic transport of large-area 2D WTe2 thin film

Yumeng Zhang, Zhejia Wang, Jiaheng Feng, Shuaiqiang Ming, Furong Qu, Yang Xia, Meng He, Zhimin Hu, Jing Wang

J. Semicond. 2022, 43(10): 102002 doi: 10.1088/1674-4926/43/10/102002

Full Text: http://www.jos.ac.cn/en/article/doi/10.1088/1674-4926/43/10/102002b

来源：半导体学报公众号