［本站讯］近日，山东大学海洋研究院/集成电路学院韩琳教授团队、上海电机学院金敏教授团队和中国科学院上海硅酸盐研究所刘学超研究员团队合作，首次在中国空间站上成功生长了具有完美晶格结构的InSe半导体材料，并制备了性能优异的InSe场效应晶体管。相关成果以“Expanded InSe Crystal Structure with Reduced Intrinsic Defects for High-Performance Field-Effect Transistors”为题，发表于国际期刊Advanced Materials（中科院一区top，IF=26.8）。山东大学海洋研究院博士研究生王振华，上海电机学院教授金敏和山东大学化学与化工学院教授宋克鹏为共同第一作者，韩琳、张宇教授、刘学超研究员为共同通讯作者，山东大学海洋研究院为该论文第一完成单位。

图1.空间站微重力环境下InSe晶体生长示意图

InSe晶体因其更快的热速度、更短的缩放长度和更低的简并度等优势，近年来在国际上备受关注，在微电子和光电子领域展现出广阔的应用前景。然而，InSe材料在地面制备过程中常出现严重的位错和层错缺陷，严重制约着其电子器件的性能。本研究利用空间站微重力环境，彻底抑制了重力引起的原子沉降/上浮效应和对流现象，实现了熔体中In/Se原子均匀分布，形成了稳定的固/液生长界面，有利于均匀形核，从而大幅度降低了InSe晶体的本征缺陷。重力的缺失释放了晶格畸变，诱导晶格发生明显的膨胀，太空生长InSe晶体沿着面内（a/b平面）和层间方向（c轴）分别膨胀了1.29%和3.65%。这种晶格结构变化带来了更窄的带隙、更小的电子有效质量、更大的缺陷形成能和更高的电子态密度等一系列优异的电子特性，大幅抑制了载流子散射效应，极大提升了电子输运效率。基于太空生长InSe晶体制备的场效应晶体管表现出卓越的电学性能，场效应迁移率高达2250 cm²V^-1s^-1，是地面正常生长InSe晶体管的4倍以上，开关比超过10⁸，显著优于其他二维材料同类器件。同时，太空生长InSe晶体中较浅的缺陷能级和较低的缺陷密度显著促进了光生电子的产生和高效输运，从而实现了高达5316 A/W的光响应度和1.38×10¹²Jones的探测率。

图2.（a）背栅γ-InSe器件的结构，（b-c）器件电学性能，（d）γ-InSe器件的光电响应原理图，（e-i）γ-InSe器件的光电性能

本研究将在微电子器件、光电探测器和集成电路等领域发挥重要作用，为我国抢占未来科技制高点注入强劲的创新动力。

韩琳教授，泰山学者特聘专家、山东省杰青，长期从事微电子、生物医学、海洋环境多学科交叉领域的研究。近五年，韩琳教授以第一或通讯作者在Chemical Society Review、Advanced Materials、Advanced Functional Materials等期刊发表学术论文100余篇，授权发明专利40余项，实现了千万级的技术成果转化，相关成果被中央人民广播电台特别报道；主持国家重点研发计划课题、国家自然基金、山东省杰出青年基金、山东省重大创新工程项目山东大学青年交叉科学群体项目等10余项；曾获山东省科技进步二等奖、国际发明展览会金奖、中国金桥奖一等奖、山东大学十大高价值应用科技成果奖等奖励。担任卓越期刊BMEMat执行副主编，山东省医学会类器官分会第一届委员会、山东物理学会生物物理分会委员、生物标志物与人工智能应用山东省工程研究中心副主任等。