2024年10月15日上午，应课题组徐华教授邀请，南京大学高力波教授在致知楼1555会议室为广大师生作了题为“晶圆级二维材料和异质结的精准制备”的学术报告。材料和化学学院相关专业的老师，博士生和硕士生到场参加了本次报告，会议由徐华教授主持。
报告开始前，由徐华教授介绍了来自南京大学的高力波教授，高力波教授的报告主要介绍了如何通过化学气相沉积法制备出晶圆级，高性能，超平整的二维材料及二维材料范德华异质结，从而满足下一代集成电路对于关键二维材料的需求。
1）首先是研究背景，后摩尔时代集成电路面临摩尔定律延续和功耗增加等瓶颈问题，世界各国积极推动二维原子层材料（1 nm）和集成技术的产业化发展。二维材料范德华异质结制作原型器件，已实现计算、存储、传感等部分功能，即二维材料/硅混合、全二维材料的感、存、算一体化集成电路。下一代集成电路需要晶圆级（300 nm）、高性能、超平整（<1 nm）的二维材料，而化学气相沉积（CVD）是生长器件级二维材料晶圆的最重要方法，需利用CVD方法精准制备具有平整性、晶圆级和高质量的二维材料。而现CVD生长晶圆级二维材料的瓶颈为生长温度较高（~ 1000 ℃生长温度），难以实现<1 nm的平整度（褶皱、层数不均匀），极难室温提升平整度等。
2）工作一为发明了质子辅助法，生长超平整石墨烯。现CVD生长晶圆级石墨烯面临不均匀耦合导致褶皱，不自限制生长导致层数不均匀（即不平整）的挑战，800 ℃时的界面耦合不均匀是解决上述问题的关键。高老师课题组采用高温分子插层的方法，增大界面层间距，使其形成均匀的弱耦合。该法创新点是将800 ℃“石墨烯‖基底”转变为“石墨烯|H2|基底”，实现了超快（所有尺寸生长时间~ 60 s）、完全自限制生长（单晶，晶界完美拼接，100 %单层）的不同晶圆尺寸的超平整石墨烯，并采用“旋转脱水+质子辅助去耦合”的“平整对平整”的方法成功转移晶圆级、超平整的石墨烯。该晶圆级石墨烯单晶为厘米级单晶，具有超高迁移率和室温下的霍尔效应（媲美本征样品）。接着自行设计和制作转角控制装备，进行多次“平整对平整”转移，利用石墨烯转移，控制上下层单晶石墨烯的转角。最后该方法成功制备了晶圆级、高绝缘性的单晶hBN。
3）工作二为提出了两步气相沉积法制备二维TMD。现CVD生长晶圆级二维TMD面临不平整和普适性差的挑战。高老师课题组通过预构筑过渡金属层作为限制层，使其高温时仍保持与基底间的均匀耦合。该法得到的均匀耦合金属层表面原子级平整，层数精确控制，并可实现完全自限制的快速生长二维晶圆（生长时间~ 300 s）。该生长晶圆级二维TMD的方法具有普适性，可制备超过26中的、晶圆级、层数可控的二维TMD材料，这些材料具有完整的晶体结构和优异的物理性能。
4）工作三为堆垛生长二维范德华异质结。由于高温时均匀界面耦合，自限制生长只在最上层，因此采取了由高生长温度到低生长温度的方法，堆垛生长二维范德华异质结。预制备的过渡金属层均匀稳定，两步气相沉积不会改变底层材料的结构和性能。通过逐次的完全自限制生长，成功制备出了五组元二维材料异质结，高温后，各二维材料表面结构完整，底层二维材料无损伤，异质结的范德华界面原子级平整，无污染，无合金化。此外，相邻二维材料存在均匀，有效的范德华间隙，在晶圆尺寸实现媲美本征样品的二维超导体，半导体异质结的器件功能。
在精彩的报告之后，高力波教授与在座师生就报告中的学术问题展开了热烈讨论，并对老师和学生们所提出的问题进行了一一解答。
高力波教授简介：2011年博士毕业于中国科学院金属研究所，随后在新加坡国立大学石墨烯研究中心从事博士后研究，2015年5月任职南京大学物理学院教授、博士生导师，作为独立课题组负责人成立二维材料制备实验室。2016年，入选江苏省“双创人才”；2019年，入选江苏省“杰青项目”；2024年，入选国家“杰青项目”。高力波教授主要围绕集成电路所需的晶圆级、层数均匀可控的石墨烯和其他二维材料开展可控制备和性质研究，曾以第一作者身份，在国内外发表Nature正刊、Nature Materials、Nature Communications、JACS、ACS Nano等多篇论文。迄今共发表SCI收录论文35篇，引用超过9000余次。