近日，澳门科技大学材料科学与工程研究院助理教授欧清东团队在纳米光电信息器件领域取得重要进展。该团队开创「金刚石转印」技术，为二维半导体电子与光电器件的晶圆级规模化集成提供新方案，有望助力二维材料在光电集成芯片领域的应用。相关研究于今年先后2次发表在国际权威期刊ACS Nano。
二维半导体，是一类厚度仅为一个或几个原子层的超薄材料，因其卓越的物理化学特性，在纳米光电子学领域展现出巨大应用前景。例如，过渡金属硫化物的原子级薄层特性可实现优异的静电控制与微型化器件制造，为延续摩尔定律提供了超越硅基芯片极限的新路径。然而，传统光刻与金属沉积工艺，容易损伤金属与半导体界面，严重制约器件性能。同时，晶圆级二维电子与光电器件的开发仍存在重大挑战，特别是规模化制造中如何兼顾高性能与均匀性这一关键瓶颈。如突破此关键瓶颈将加速二维半导体芯片材料的产业转化。
针对以上关键问题，欧清东助理教授联合国内外合作团队创新性地开发出金刚石辅助电极转印技术，实现了任意功函数金属电极的直接转移（图1），进一步在晶圆级单层二维半导体薄膜上实现了电极阵列的范德华集成。通过氢化金刚石表面的非粘附特性，成功实现无损伤、无裂纹的电极阵列转印，特别是首次一步法完成了晶圆级具有不同金属功函数的不对称电极的精准转移。该技术突破了传统多次光刻和刻蚀的复杂工艺，将降低芯片制造成本和时间。
图1. 任意金属电极转移前后的光学照片（ACS Nano 2025, 19, 3579.）
研究团队在二维半导体薄膜上实现了大面积金属电极阵列的高均匀性集成，超洁净界面使接触电阻大幅降低，器件的电学性能表现出优异的一致性。基于前述不对称电极转移技术，团队进一步构建了均匀的光电二极管器件，并将该技术拓展至光电探测器阵列的制造，用于高性能图像传感（图2）。
图2. 晶圆级不对称金属电极器件阵列及光电探测成像技术（ACS Nano 2025, 19, DOI:10.1021/acsnano.5c09815.）
论文网址：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c13592
论文题目：Pick-and-place transfer of arbitrary-metal electrodes for van der Waals device fabrication
主要作者：第一作者为澳科大邢凯健博士、莫纳什大学Daniel McEwen与尹越峰博士；通讯作者为澳科大邢凯健博士与欧清东助理教授、昆士兰理工大学Dong-Chen Qi教授、莫纳什大学Michael S. Fuhrer教授
论文网址：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.5c09815
论文题目：One-step transfer of symmetric and asymmetric contacts for large-scale 2D electronics and optoelectronics
主要作者：第一作者为澳科大博士后刘晶莹博士与邢凯健博士、南京大学博士生李林涛；通讯作者为澳科大邢凯健博士、南京大学郝玉峰教授、澳科大欧清东助理教授
以上研究得到了澳门科学技术发展基金(FDCT 0065/2023/AFJ, 0116/2022/A3, 0009/2022/AGJ)，国家自然科学基金和广东省自然科学基金等项目资金支持。
