校友喜报：刘开辉教授等首创晶体制备新方法

近日，北京大学物理学院凝聚态物理与材料物理研究所的刘开辉教授及其合作者原创性地提出了一种名为“晶格传质-界面生长”的晶体制备新范式。这种方法让材料像“顶着上方结构往上走”的“顶竹笋”一样生长，确保了每层晶体结构的快速生长和均匀排列，极大地提高了晶体结构的可控性。这种“生长材料”的新方法有望提升芯片的集成度和算力，为新一代电子和光子集成电路提供新的材料。

这一突破性成果以“多层菱面体过渡金属二硫系单晶的界面外延”（Interfacial epitaxy of multilayer rhombohedral transition-metal dichalcogenide single crystals）为题于7月4日发表于《科学》（Science）杂志。刘开辉教授、刘灿副教授、张广宇研究员为论文共同通讯作者。

△文章发表截图

该项工作通过“晶格传质-界面外延”技术，首次实现了晶圆级、厚度可控的3R-TMDs单晶的普适生长。制备出的3R-MoS2单晶具有高结晶质量，显著提升了FET阵列的电学性能，包括出色的重复性和高迁移率，性能指标超越了国际器件和系统路线图（IRDS）设定的迁移率目标。此外，利用较厚的3R-MoS2单晶，本研究还显著增强了DFG过程的非线性性能。该工作发展了“晶格传质-界面外延”材料制备的新范式，有望推动新一代电子芯片及光子芯片技术的应用。

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado6038#elettersSection

该工作研究人员中，刘开辉教授为我院校友，在此向他们表示衷心的祝贺和崇高的敬意！

校友介绍

△刘开辉

2004届北京师范大学物理学系校友

长期从事低维材料生长机理与光谱物理研究，擅长开发先进技术手段以解决前沿科学问题。团队自主设计米级单晶制造装备、搭建单个低维材料单元水平的纳米光谱学表征系统、开发二维材料复合光纤全光纤器件。近年来，在二维材料表界面生长调控、米级单晶薄膜通用制造技术、表界面耦合物理及器件方向取得了系列研究进展。

2014年回国以来，发表通讯论文包括《科学》（Science） 3篇、《自然》（Nature） 3篇、《自然》（Nature）子刊20篇、PRL 2篇，主编专著1部，申请国家发明专利60余项（5项已转化落地）。受到国内外学术界的广泛关注和认可，曾获科学探索奖、北京市自然科学一等奖、中国发明协会技术发明一等奖、日内瓦国际发明展一等奖；担任国家计划基础加强重点项目首席科学家、国家重点研发计划物态调控专项项目首席科学家。相关成果入选2020年度中国重大技术进展、2020年中国半导体十大研究进展、2024年中关村论坛重大成果。