寻找实现高迁移率二维半导体的方法或材料体系，并在其电子器件中观测量子霍尔态等物理效应，是凝聚态物理以及纳米电子学的重要研究方向之一。例如，量子霍尔效应首次在量子阱二维电子气中被发现已逾40年，但可实现量子霍尔，尤其是分数量子霍尔效应的二维电子体系依然非常有限。其中，高迁移率二维本征半导体的分数量子霍尔态在电输运上尤为难以实现，主要瓶颈在于获得较低载流子浓度欧姆接触极具挑战。

赵斯文副研究员领衔的IQMD研究团队近期在二硫化钼的n型半导体场效应晶体管低温欧姆接触稳定可靠制备上取得了重要进展，研究成果以“Fractional quantum Hall phases in high-mobility n-type molybdenum disulfide transistors”为题于2024年10月30日在Nature Electronics杂志在线发表。研究人员将硫化钼少层晶体用氮化硼进行封装，其中顶部氮化硼薄层采用预图案化的二维微米尺寸窗口进行铋电极热蒸发接触。所得器件在较低载流子浓度即可具有全温区（毫开尔文至室温）欧姆接触和低温基态下的超高迁移率。在毫开尔文温度、强磁场下观测到填充系数niu=1的量子极限和⅖、⅘填充的分数量子化横向电导平台。这是目前能够通过电输运（非拓扑平带体系）观测到分数量子霍尔效应的首个二维本征带隙n型半导体材料。该实验结果为基于二维半导体的低温高迁移率电子晶体管（HEMT）、低温放大器等纳米电子学器件提供了可能方案。

IQMD的主要研究方向之一，便是基于新材料体系的理论预测、实验探索，来实现面向未来极端条件应用场景的新型二维高迁移率半导体。以极低温高迁移率二维半导体为例，目前已知的低温下较高迁移率的二维材料实验体系有WSe2（P型）、MoS2（N型）、MoTe2（P型）、Bi2O2Se（N型），等。未来，如何将此类晶体管在低温下组装成大面积逻辑或放大电路，既充满挑战也蕴藏机遇。

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