Nature Photonics：二维半导体WSe2，纳米光子界面

手性纳米光子界面Chiral nanophotonic interfaces，能够实现导向光学模式和圆形二向色材料之间传播方向相关的相互作用。界面手性的电调谐，将有助于片上光电和光子电路主动、可切换非互易性，但仍然极具挑战。

近日，美国 芝加哥大学 Alexander A. High团队在Nature Photonics上发文，报道了在原子薄单层二硒化钨tungsten diselenide（WSe2）纳米光子界面中的电可控手性。二氧化钛波导直接制作在低无序氮化硼封装的WSe2表面上。在积分之后，从激子态到波导中的光致发光，可以在平衡发射和定向偏置发射之间电切换。工作原理利用了WSe2中激子态掺杂相关的谷极化。此外，纳米光子波导,可以用作扩散激子通量的近场源，其显示从界面手性继承的谷和自旋极化。这种多功能制造方法，使光子学与范德瓦尔斯异质结构的确定性集成成为可能，并可提供对其激子和电荷载流子行为的光学控制。

Electrically controllable chirality in a nanophotonic interface with a two-dimensional semiconductor

二维半导体的纳米光子界面中的电控手性。

图2：界面静电调谐。

图3：谷极化的栅极依赖性。

图4：谷（自旋）极化激子通量的光子泵浦。

该项研究演示了与六方氮化硼hexagonal boron nitride,hBN封装的、电门控WSe2单层连接的光子波导。界面表现出从0%到20%电可调手性-定向耦合效率chiral–directional coupling efficiency，CDCE，并通过近场激发产生谷（自旋）极化激子通量。

除了线性波导，多功能纳米光子制造方法，可以将过渡金属硫化物TMDCs与更复杂的光子结构连接，其中器件几何形状和尺寸仅，受先进光刻技术限制，使光子环调制器和干涉仪，以及光子晶体中的激子-极化激元成为可能。

结合二维材料大面积生长、剥离和组装的最新进展，这将提高异质结构产量和可扩展性，超越目前限制，这项工作，为其与纳米光子电路的确定性、晶圆级集成，建立了一个通用平台。

重要的是，该界面的可调手性（以前在其他手性光学界面中无法获得）依赖于过渡金属硫化物TMDC单层中激子态掺杂相关的谷动力学。多层和扭曲的范德瓦尔斯异质结构，展示了设计的、奇异的谷特性，也可以与这种波导界面相结合，用于额外手性功能，如栅极可逆发射路由，并提供基于二维材料的新光子逻辑和控制方案。

此外，原子薄半导体中，激子扩散的纳米光子驱动，在分布式光子元件和局部激子电路之间建立了一座桥梁。此外，通过手性过渡金属硫化物TMDC–光子界面的近场光泵浦，可用于产生单层中驻留电荷载流子的自旋极化。这种光学制备的自旋极化电子态，对载流子掺杂水平敏感，可以打破界面时间反演对称性，实现集成纳米光子结构中的栅极激活全光非互易性。

文献链接：https://www.nature.com/articles/s41566-022-00971-7

DOI: https://doi.org/10.1038/s41566-022-00971-7

本文译自Nature。

1.第一代半导体材料主要是指硅（Si）、锗元素（Ge）半导体材料。作为第一代半导体材料的锗和硅，在国际信息产业技术中的各类分立器件和应用极为普遍的集成电路、电子信息网络工程、电脑、手机、电视、航空航天、各类军事工程和迅速发展的新能源、硅光伏产业中都得到了极为广泛的应用，硅芯片在人类社会的每一个角落无不闪烁着它的光辉。

2.第二代半导体材料主要是指化合物半导体材料，如砷化镓（GaAs）、锑化铟（InSb）；三元化合物半导体，如GaAsAl、GaAsP；还有一些固溶体半导体，如Ge-Si、GaAs-GaP；玻璃半导体（又称非晶态半导体），如非晶硅、玻璃态氧化物半导体；有机半导体，如酞菁、酞菁铜、聚丙烯腈等。

3.第三代半导体材料主要以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氧化锌（ZnO）、金刚石、氮化铝（AlN）为代表的宽禁带半导体材料。在应用方面，根据第三代半导体的发展情况，其主要应用为半导体照明、电力电子器件、激光器和探测器、以及其他4个领域，每个领域产业成熟度各不相同。在前沿研究领域，宽禁带半导体还处于实验室研发阶段。

扩展资料

Si和化合物半导体是两种互补的材料，化合物的某些性能优点弥补了Si晶体的缺点，而Si晶体的生产工艺又明显的有不可取代的优势，且两者在应用领域都有一定的局限性，因此在半导体的应用上常常采用兼容手段将这二者兼容，取各自的优点，从而生产出符合更高要求的产品，如高可靠、高速度的国防军事产品。因此第一、二代是一种长期共同的状态。

但是第三代宽禁带半导体材料，可以被广泛应用在各个领域，消费电子、照明、新能源汽车、导d、卫星等，且具备众多的优良性能可突破第一、二代半导体材料的发展瓶颈，故被市场看好的同时，随着技术的发展有望全面取代第一、二代半导体材料。

参考资料百度百科——半导体材料

建设近三年，投资7亿余的芯片制造大厂——武汉弘芯，现在却传出了因资金链断裂而出现烂尾的消息。目前，武汉弘芯把全新进口的荷兰光刻机抵押给银行。

武汉弘芯半导体制造有限公司再017年11月成立，总部位于中国武汉临空港经济技术开发区。建立以来，一直被视为当地的重点半导体项目，由武汉弘芯为主导建立的武汉弘芯半导体制造产业园，也是2018年武汉单个投资最大的项目。在2020年市级重大在建项目计划中，半导体项目位居世界第一，总额投资也是世界第一。而且，武汉弘芯不仅引进了国内唯一能生产7纳米芯片的核心设备ASML高端光刻机，预计建成晶圆级先进封装生产线。也任命台积电前CTO蒋尚义为总经理兼首席执行官。 

看来，这个投资重大的项目对我国半导体产业发展是至关重要的。可惜，这一切都没能如意进行下去，投资千亿的项目现在却面临资金断裂的风险，也就是陷入烂尾与停摆的状态，必然对我国芯片产业发展有重要影响。

武汉弘芯投资了近1180亿的半导体项目。但是由于疫情的影响，导致大的资金缺口出现，使企业面临资金链断裂的风险，不得不把全新进口ASML抵押给银行。要知道这一台ASML，是双级沉浸式光刻机，也是国内唯一具备生产7nm芯片的能力。即便不是最先进的，但对于我国半导体设备还处于紧缺的状态是非常宝贵的机器。要知道能从荷兰进口光刻机是很困难，英特尔、三星、台积电都未必能拿到全部产能。

根据报道，武汉弘芯原本计划是购置大约3650套设备，根据东西湖区统计局的分析报道，在2020年的新冠疫情肺炎让武汉封城长达76天，造成后续设备都无法顺利进行装机。再加上现在中美贸易战的持续升温，购买美国半导体设备的困难程度也随之增强。在专案一期生产线上仅仅存在300多台套设备，一直都是订购阶段与进厂的阶段。

武汉弘芯也未能把尾款给付清。台媒报道，之前的帆宣系统就是迟迟未收到尾款，于是只能把卖给弘芯的特种气体设备从厂区撤走。

我国在科技领域上也处在被美国全方位打压阶段，芯片又是在推进领域中被卡脖子的重要环节。 

我国现在正遭美国在科技领域的全方位打压，芯片又是我国在推进领域里面被卡脖子的环节。半导体行业本就是一个高门槛，需要资金长期投入的产业。在保障资金链的前提下，地方政府应该火眼金睛，做好功课，避免钱哗哗流出去，最后换回一堆吃灰的废铜烂铁。这是一种比浪费粮食更为可耻一种行为！

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