近日，东南大学倪振华教授、吕俊鹏教授课题组、湖南大学刘渊教授课题组和南京师范大学刘宏微教授课题组合作在二维电子器件与集成技术领域取得重要进展，成功制备出大面积、高质量二维范德华介电材料，并实现其在高性能二维晶体管和集成电路中的应用。相关研究成果以“Large-area two-dimensional MoO3 as a high-κ dielectric for van der Waals integration”（大面积二维MoO3高κ范德华介电材料及其集成应用）为题发表于国际学术期刊Nature Communications。
二维半导体材料因其原子级厚度和优异的电学性能，被认为是下一代低功耗电子器件和三维集成技术的重要候选材料。然而，传统高介电常数介质材料在二维材料表面沉积过程中容易引入界面缺陷，限制了器件性能和规模化集成。针对这一挑战，研究团队发展了快速冷却诱导的范德华外延生长方法，实现了毫米级单晶α-MoO3薄膜的可控制备。该材料具有高介电常数（约18.5）、低漏电流和优异的介电可靠性，为构筑高性能二维电子器件提供了新的材料平台。
基于二维MoO3高介电介质，研究团队构建了高性能单层MoS2场效应晶体管，实现了接近理论极限的亚阈值摆幅（平均约71 mV/dec）和超过108的开关比，并进一步制备了大面积晶体管阵列和二维材料CMOS反相器，展示了范德华介电材料在未来低功耗电子器件和单片三维集成中的应用潜力。该成果为推动二维材料从基础研究走向规模化集成应用提供了新的技术路径。
东南大学电子科学与工程学院、物理学院倪振华教授、吕俊鹏教授，湖南大学物理与微电子科学学院刘渊教授和南京师范大学物理科学与技术学院刘宏微教授为本文的共同通讯作者。该工作受到国家重点研发计划、国家自然科学基金和江苏省自然科学基金等项目的资助。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-75196-1
供稿：胡振良
审核：苗霖