1 工作简介

         ——液相加工晶圆级二维InSe半导体薄膜

在电子器件制造领域，使用低成本、大规模的液相加工方法来制备高性能半导体薄膜材料是一个有趣的研究方向。相比于广泛研究的高温气相化学气相沉积（CVD）法，液相方法在成本控制、制备温度、基底普适性等方面具有一定的优势，因此受到了广泛的研究关注。但其器件性能长期显著低于CVD法，成为制约该技术路线发展的关键瓶颈。

硒化铟（InSe）是一种具有300-1000 cm²·V^-1·s^-1高本征电子迁移率的二维半导体，在高性能电子器件中极具潜力。然而，InSe单层或少层材料对空气和溶剂中的水、氧高度敏感，易发生氧化和结构破坏，使得低温液相加工与晶圆级组装长期面临挑战。

针对上述问题，清华大学化学系林朝阳研究团队提出了一种全流程无水无氧控制的低温液相加工策略。通过优化电化学分子插层—剥离工艺，成功制备出高质量的InSe单层纳米片胶体墨水，并在4英寸SiO₂/Si晶圆上实现了厚度可调、结构致密且均匀的InSe半导体薄膜组装。经低温退火去除有机分子后，薄膜转化为结构完整的无机InSe晶体，层间形成高质量范德华接触（图1）。

基于该低温液相法制备的晶圆级InSe薄膜，构筑的场效应晶体管在SiO₂介电层条件下实现了90–120 cm²·V^-1·s^-1的电子迁移率、电流开关比约10⁷，其综合性能显著优于此前液相法二维半导体薄膜，并已接近当前晶圆级CVD-MoS₂的代表性水平。通过界面修饰与氧化物封装，器件在空气中可稳定工作超过三个月，表现出良好的运行稳定性（图2）。

该研究首次证明，低温液相加工方法同样可实现高迁移率晶圆级二维半导体薄膜与稳定电子器件，为低成本、大面积二维半导体电子器件提供了新的材料与工艺路径，对未来柔性电子与新型半导体制造技术具有重要意义。

图2. InSe晶体管器件的运行稳定性。

相关研究成果以“Solution-processed wafer-scale indium selenide semiconductor thin films with high mobilities”为题发表于《自然电子》(Nature Electronics)，并被期刊编辑重点评述。清华大学化学系林朝阳副教授为该论文唯一通讯作者，何静博士后为第一作者。

2 主要作者简介

第一作者

何静，清华大学化学系博士后。

主要从事液相加工二维半导体材料及电子封装热管理材料的研究。在Nature Electronics、Nature Communications、Nature Protocols、Chem、Composites Part B: Engineering、Composites Part A: Applied Science and Manufacturing等期刊发表论文30余篇，授权国家专利1项，主持博士后科学基金特别资助项目1项。

通讯作者

林朝阳，清华大学化学系副教授，博士生导师，国家级青年人才。

近年来聚焦二维半导体材料的液相化学合成，薄膜组装，以及其在柔性固态半导体电子器件中的应用，尝试探索低维纳米材料在多个领域中的大规模、低成本的应用前景。相关研究成果以第一/通讯作者发表在Nature、Nature Electronics、Nature Protocols、Nature Communications、Science Advances、Chemical Reviews等期刊，累计引用数>18,000次。课题组主页：http://www.zlin-lab.com

3 原文传递

https://www.nature.com/articles/s41928-025-01338-w