近日，依托先进光场显示芯片与系统全国重点实验室，北京理工大学前沿交叉科学院/物理学院武旭教授、邵岩教授课题组在过渡金属二硫化物（TMD）相结构调控领域取得研究进展。团队提出了一种光刻工艺兼容的应力层制备策略，使用图案化的Al2O3纳米膜作为应力层，局域改变TaS2薄片的相变规律。该成果以“Lithography-Compatible Al2O3 Stressor for Strain-Modulated T-to-H Phase Evolution of TaS2”为题发表在国际知名期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》（DOI：https://doi.org/10.1021/acsami.6c05570），论文第一作者为北理工前沿交叉科学院/物理学院2023级硕士研究生王梓瑞同学，通讯作者为北京理工大学武旭教授、邵岩教授和李娟副教授。

TMD材料具有独特的晶格构型，通过对相结构的调控，可以实现多种不同的物性。相结构规律的调控研究能够推动低维材料体系在纳米电子等方向的应用。研究表明应力是相变的重要调控方法之一，但在微纳尺度上实现基于应力的相变调控仍然是一个重大挑战。

针对上述问题，本研究采用标准光刻微纳加工工艺，制备了图案化的Al2O3应力层，在微米尺度调控1T-TaS2的相变规律。高精度拉曼光谱与扫描透射电子显微镜表征结果，证明了 Al2O3应力层带来的局域应力能够改变TaS2相变规律。该工作为实现在微纳尺度上调控低维材料的相变行为提供了新的策略和工艺技术，推动了低维材料在基础研究和加工应用方面的研究。

图1 TaS2薄片上Al2O3应力层的制备及结构模型。

图2 Al2O3应力层调控TaS2的相演化。

图3 不同厚度和微纳结构Al2O3作为对照组证明应力能够对TaS2相变进行调控。

图4α-Al2O3应力层覆盖的TaS2的横截面STEM图像与应力分布有限元模拟结果。

论文详情：Zi-Rui Wang et al., Lithography-Compatible Al2O3 Stressor for Strain-Modulated T-to-H Phase Evolution of TaS2, ACS Applied Materials & Interfaces,

DOI: https://doi.org/10.1021/acsami.6c05570

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsami.6c05570

附作者介绍：

武旭，共同通讯作者，前沿交叉科学院/物理学院教授、博导，国家级海外高层次青年人才、北京市科技新星、北京理工大学特立青年学者、德国洪堡奖学金获得者。研究方向为利用分子束外延、扫描探针显微镜等高精度制备与表征技术，开展新型二维半导体/有机薄膜异质结构筑、复杂有机薄膜制备、新型低维光电器件等方面的研究，在Nature、Nat. Mater.、Nat. Commun.、Adv. Mater.等共计发表SCI论文30余篇，申请及授权专利10余项，担任多个国内外著名期刊审稿人。

邵岩，共同通讯作者，集成电路与电子学院教授、博导。国家级青年人才、北京理工大学特立青年学者。主要研究方向为面向集成电路应用的低维量子信息材料原子制备、表征与物性调控等。相关研究文章发表在Nat. Mater.、Nat. Commun.、Adv. Mater.、Nano Lett.等期刊上，在超薄半导体原子制造领域共授权6项发明专利。