近日，我院张军然副教授课题组在二维氧化镓超薄介质材料可控制备及器件应用研究方面取得新进展。相关成果以“Laser-assisted in situ fabrication of atomically thin Ga₂O₃ films for dielectric applications”为题，发表于FlexMat期刊（即时影响因子20）。

二维氧化镓（Ga2O3）兼具超宽禁带和高介电常数等优势，在新一代电子与光电子器件中具有重要应用潜力，尤其适合作为二维器件中的超薄介质层。针对传统液态金属辅助制备方法依赖热处理、易损伤热敏感沟道材料的问题，研究团队提出了激光辅助原位氧化方法，并结合限域模板辅助挤压策略，在室温条件下实现了厘米级、原子级厚度Ga2O3薄膜的可控制备，为超薄介质与敏感二维半导体材料的兼容集成提供了新方案。

在机理研究方面，团队结合多波长激光实验与密度泛函理论计算，揭示了激光促进Ga/Ga2O3−x表面光催化氧化的作用机制。在器件应用方面，研究团队进一步构筑了以黑磷和MoS2为沟道材料、以超薄Ga2O3为栅介质的顶栅场效应晶体管，器件表现出优异的栅压调控能力和光电探测性能，显示出该方法在低功耗电子器件和高性能光电器件中的应用前景。

图1  激光辅助原位氧化法制备超薄Ga₂O₃薄膜及其表征示意图

我院张军然副教授，与南方科技大学的赵骏磊副研究员、化梦媛副教授和陈晓龙副教授为论文的共同通讯作者。论文第一作者为柔性电子（未来技术）学院研究生张尔卓。

论文链接：https://doi.org/10.1002/flm2.70064