刘津欣

面向三维单片集成的二维共轭金属有机框架

　　基于二维材料垂直堆叠的三维单片集成技术为突破传统平面集成电路的发展瓶颈提供了新的途径，有望在提高器件集成密度的同时，降低互连延迟与功耗，并进一步拓展超越摩尔定律尺度微缩的多功能集成能力。然而，实现该技术的产业化应用，关键在于如何在低热预算（<400 °C）条件下实现高质量二维有源材料的可控、晶圆级制备。对于广泛研究的无机二维材料，如MoS2、石墨烯和六方氮化硼（h-BN），其晶格结构主要由较强的共价键构成，通常需要较高的生长温度来克服反应能垒，并促进可逆的化学键断裂与形成，以实现高结晶质量。因此，在低温条件下实现高质量、大面积无机二维材料的可控制备仍面临显著挑战。

　　相比之下，二维共轭金属有机框架（2D c-MOFs）通过π共轭有机配体与金属节点之间的配位作用构筑，其形成过程在热力学上较为有利，且通常具有较低的反应动力学能垒，使其能够在较低温度（通常<200 °C）下实现可控制备。同时，独特的面内π–d共轭结构赋予了此类材料丰富且可调控的电荷传输特性，使其成为实现低温、多功能三维单片集成的潜在材料体系。

　　本报告将介绍我们在建立二维共轭金属有机框架化学气相沉积（CVD）制备方法方面的研究进展，重点展示如何通过可扩展的气相生长策略，实现具有良好结晶质量、超平整表面及高度均匀性的大面积二维c-MOF薄膜制备。在此基础上，进一步探讨气相生长薄膜与现有电子器件平台的直接集成，展示其在高性能光电探测器等电子与光电子器件中的应用，并阐述材料晶体结构、电子特性与器件性能之间的构效关系，为面向低温三维单片集成的二维c-MOF功能电子单元设计提供新的思路。