综述：范德华二维材料的界面相互作用、设计、调制与优化

《Materials Today Physics》：Interface interaction, design, modulation, and optimization of van der Waals two-dimensional materials

原子级清洁界面是范德华二维材料（vdW 2D）发挥性能潜力的关键，其界面相互作用、设计与优化直接影响材料在半导体集成中的应用。当前研究虽在转移技术（如SiN?膜和RFS策略）、大规模压合 bonding（如VTCB）等方面取得进展，但如何实现与硅基CMOS产线的兼容性仍是瓶颈，需系统性优化全链条界面。

　　在当今科技飞速发展的背景下，二维材料因其独特的物理特性而备受关注。特别是范德华（vdW）二维材料，其原子级别的厚度、无悬挂键的表面以及可调控的电子和光学性能，为信息技术的未来发展提供了新的可能性。这些材料的发现和应用不仅拓展了我们对材料科学的理解，也为突破传统半导体技术的物理限制带来了希望。然而，要实现这些材料在大规模集成电路中的实际应用，仍然面临诸多挑战，尤其是在材料界面优化方面。

范德华二维材料的性能潜力主要体现在其独特的界面特性上。这些材料之间的范德华相互作用不同于传统半导体材料，因为它们的层间相互作用较为弱，这使得在制造过程中更容易受到外界因素的影响。在单个设备的层面，这些材料能够展现出优异的性能，如高电子迁移率、低功耗和良好的光响应等。然而，当我们将这些材料应用于更大规模的集成器件时，材料界面的质量便成为决定其整体性能的关键因素。

在实际的制造过程中，材料的转移、加工和集成都会对界面造成一定的影响。例如，在转移过程中，残留的聚合物或其他杂质可能会导致界面污染，从而影响器件的性能。此外，材料在转移和集成过程中可能会发生形变或结构损伤，这些都会对最终的器件质量产生不利影响。因此，如何在这些过程中保持材料界面的清洁、平整和无应变，是当前研究的重点。

近年来，研究人员在界面优化方面取得了显著进展。这些进展不仅包括对材料转移技术的改进，还涵盖了对界面设计和调控策略的深入研究。例如，一些新的转移技术已经能够实现无残留、无损伤的转移，这对于高质量器件的制造至关重要。同时，界面设计和调控策略的优化，使得材料在不同的制造步骤中能够保持其最佳性能。

然而，尽管在这些方面取得了进展，将这些二维材料成功地集成到现有的硅基互补金属氧化物半导体（CMOS）制造流程中，仍然是一个巨大的挑战。这不仅仅是一个材料替换的问题，更是一个系统性的工程问题。它涉及到整个制造流程的各个阶段，包括材料生长、转移、加工和集成。因此，需要在每一个阶段都对界面进行精确的控制和优化，以确保最终器件的性能。

在实际的制造过程中，不同的步骤可能会对界面产生不同的影响。例如，低温生长技术可以减少对后续工艺的干扰，从而提高界面质量。同样，非破坏性的转移技术和精确的光刻与蚀刻工艺，也对保持界面的完整性至关重要。此外，高质量的介电层沉积和转移技术，以及可靠的金属接触，都是实现高性能器件的关键因素。

为了应对这些挑战，研究人员正在探索多种策略，以实现从微米级到晶圆级的集成。例如，真空热压键合（VTCB）技术已经能够在控制生长温度的情况下，实现MoS?和蓝宝石基板之间的无残留、无损伤的直接键合。此外，基于微结构印章的转移技术也在不断进步，使得在晶圆级别的精确转移和对齐成为可能。

这些技术的进步为我们提供了一个全新的视角，去理解二维材料在实际应用中的潜力和局限性。通过系统地研究这些材料的界面特性，我们不仅能够优化其性能，还能够为未来的集成技术提供理论基础和技术路线。这一过程需要跨学科的合作，结合材料科学、纳米技术、微电子工程等多个领域的知识，以实现从实验室研究到实际应用的转化。

在这一背景下，本文旨在对范德华二维材料的界面相互作用、界面设计、界面调控以及界面优化等方面的最新进展进行全面的综述。通过分析这些材料在不同制造步骤中的表现，我们希望能够揭示出影响其性能的关键因素，并为未来的集成技术提供有价值的指导。此外，本文还将探讨当前研究中存在的主要瓶颈，如界面控制能力、可扩展性和工艺兼容性，并展望未来可能的研究方向。

总的来说，范德华二维材料的界面优化是一个复杂而重要的课题。它不仅关系到材料本身的性能，还直接影响到最终器件的质量和可靠性。随着研究的不断深入，我们有理由相信，这些材料将在未来的电子和光电子技术中发挥重要作用。然而，要实现这一目标，还需要在多个方面进行持续的努力和创新。通过不断优化制造工艺和界面设计，我们有望克服当前的挑战，推动二维材料技术的发展，使其成为下一代电子器件的重要组成部分。