grabado de Materiales 2D / Patinado de Materiales 2D

Time : 2025-04-22

El grabado de materiales de baja dimensionalidad se refiere al proceso de grabado de materiales bidimensionales (como el grafeno, disulfuro de molibdeno, etc.) y materiales unidimensionales (como nanocables, nanotubos, etc.). El propósito del grabado de materiales de baja dimensionalidad es preparar nanoestructuras con formas y tamaños específicos, con el fin de lograr el control y la optimización de las propiedades de los materiales y el rendimiento de los dispositivos. Los materiales de baja dimensionalidad generalmente se graban utilizando métodos de grabado químico. Este utiliza reacciones químicas para procesar materiales, y los métodos de grabado químico comúnmente utilizados incluyen el grabado húmedo y el grabado seco.

Las dificultades en el grabado de materiales de baja dimensión incluyen principalmente: 1. Selección de grabado: Diferentes materiales de baja dimensión tienen diferentes requisitos para las condiciones de grabado, y es necesario seleccionar condiciones de grabado adecuadas según las propiedades específicas del material, como gas de grabado, potencia, tiempo, etc. 2. Calidad de grabado: La calidad del grabado de materiales de baja dimensión afecta directamente su rendimiento y aplicaciones, y es necesario controlar la velocidad y profundidad del grabado para evitar un grabado excesivo o insuficiente. 3. Uniformidad del grabado: La uniformidad del grabado de materiales de baja dimensión es crucial para preparar dispositivos de alta calidad, y es necesario controlar parámetros como temperatura, velocidad de flujo de gas y presión durante el proceso de grabado para garantizar la uniformidad del grabado. 4. Tratamiento posterior al grabado: Después del grabado, la muestra necesita ser limpiada y tratada para eliminar los productos de grabado y los gases residuales de grabado, asegurando la calidad y estabilidad de la superficie de la muestra.

Los materiales de película delgada electrónica bidimensional se refieren a nuevos materiales bidimensionales con un grosor de una o pocas capas atómicas, formados principalmente por enlaces covalentes.

Incluye principalmente:

1. Grafeno, h-BN;

2. Óxidos de metales de transición;

3. TMCs, MX ₂(M=Mo, W, Re, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Pt, Pd, Fe; X=S, Se, Te), MoS ₂, WS ₂；etc.

4. Materiales sulfurados parciales de III/IV/V, etc.

Las investigaciones iniciales sobre materiales delgados electrónicos bidimensionales, especialmente los materiales de grafeno, se centraron principalmente en los métodos de preparación de materiales bidimensionales, como la exfoliación mecánica, la reducción, la deposición, entre otros, así como en el estudio de las propiedades de los materiales. Con los avances continuos en la preparación de materiales bidimensionales de gran tamaño, se ha comenzado a prestar atención a la fabricación de dispositivos. El adelgazamiento y el patroneo de materiales bidimensionales son claves para la preparación de dispositivos bidimensionales. El método tradicional de etching seco por plasma semiconductora tiene dos desventajas fatales en el adelgazamiento y patroneo de materiales bidimensionales:

1. La tasa de etching excesiva no puede satisfacer el etching preciso y estable de las capas atómicas de materiales 2D (nivel subnanométrico);

2. El bombardeo con iones de alta energía puede causar daños estructurales en los materiales 2D, lo que resulta en defectos del material

Las características que una máquina de grabado especializada para materiales bidimensionales debe poseer son:

1. Controlar la potencia de salida a nivel de milivatios;

2. La potencia mínima de inicio debe controlarse por debajo de 5W;

3. Control de grabado capa por capa, con una tasa de grabado que se pueda controlar con precisión entre 0,3 y 10 capas por minuto

4. La energía de los iones para bombardear la muestra puede ser tan baja como 10 eV o menos

solución de Grabado de Materiales 2D - SHL 100 μ/200 μ - RIE

Hemos desarrollado la máquina de la serie SHL 100 μ/200 μ - RIE basada en tecnología de microplasma para abordar los problemas de aplicación del grabado de materiales bidimensionales mencionados anteriormente. La máquina se utiliza para el grabado de reducción de capas y el grabado patrón de materiales bidimensionales como el grafeno. La figura 2 muestra la apariencia de la máquina de grabado de materiales bidimensionales.

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Las principales aplicaciones de las máquinas de grabado de materiales bidimensionales son:

1. Grabado de exfoliación de materiales 2D para preparar muestras de materiales 2D de una sola capa o pocas capas

2. Grabado de patrones de materiales 2D para preparar dispositivos de material 2D

3. Procesamiento de modificación de materiales 2D

Indicadores de rendimiento principales de la máquina de grabado de materiales bidimensionales:

1. Puede manejar muestras de hasta cuatro pulgadas/ocho pulgadas y más pequeñas en tamaño;

2. Grabado por plasma ultra débil: Se puede lograr una potencia de proceso tan baja como 3 W (@ 100mm electrodo) RF (@ 13,56 MHz), con una densidad de potencia tan baja como 38 mW/cm2 y una precisión de potencia de salida de menos de 0,1 W;

3. La energía de los iones para bombardear la muestra puede ser tan baja como 10 eV;

4. Puede lograr un etchado preciso y estable de capas atómicas desde 0,1 capa/min hasta 1 capa/min;

La configuración principal de la máquina de etchado de materiales bidimensionales es:

1. Se puede configurar con 3 a 8 gases de proceso y controlarse digitalmente con MFC sellado metálico;

2. Utilizando aluminio 6061 de grado semiconductor como material de la cámara de proceso para eliminar la contaminación de la muestra por elementos impuros en materiales de acero inoxidable;

3. La cámara de bloqueo de carga puede configurarse y el vacío de fondo de la cámara de proceso puede alcanzar 4 x 10-4 Pa;

control de proceso completamente automático, gestión de inicio de sesión de usuario por niveles, registro en tiempo real de datos completos del proceso y datos de estado de la máquina, gestión y llamada de la biblioteca de procesos Recipe, gestión del ciclo de vida de los componentes y autodiagnóstico de fallas.

resultados gráficos de la máquina de etching de materiales 2D:

SHL100μ-RIE, 38 mW/cm ², 10s: Limpiar residuos en la superficie de capas más finas exfoliadas de MoS ₂.