pengikisan Material 2D / Pemolaan Material 2D

Pengikisan material berdimensi rendah merujuk pada proses pengikisan material dua dimensi (seperti grafin, sulfida molibdenum, dll.) dan material satu dimensi (seperti nanowire, nanotube, dll.). Tujuan dari pengikisan material berdimensi rendah adalah untuk menyiapkan nanostruktur dengan bentuk dan ukuran tertentu, agar dapat mencapai kontrol dan optimasi sifat material serta kinerja perangkat. Material berdimensi rendah umumnya diikis menggunakan metode pengikisan kimia. Metode ini menggunakan reaksi kimia untuk memproses material, dan metode pengikisan kimia yang sering digunakan meliputi pengikisan basah dan pengikisan kering.

Kesulitan dalam melukis bahan berdimensi rendah terutama mencakup: 1. Pemilihan melukis: Bahan berdimensi rendah yang berbeda memiliki persyaratan yang berbeda untuk kondisi melukis, dan kondisi melukis yang sesuai perlu dipilih berdasarkan sifat spesifik bahan, seperti gas melukis, daya, waktu, dll. 2. Kualitas melukis: Kualitas melukis dari bahan berdimensi rendah secara langsung memengaruhi performa dan aplikasinya, dan diperlukan untuk mengontrol laju dan kedalaman melukis agar menghindari melukis yang berlebihan atau tidak cukup. 3. Keseragaman melukis: Keseragaman melukis dari bahan berdimensi rendah sangat penting untuk menyiapkan perangkat berkualitas tinggi, dan diperlukan untuk mengontrol parameter seperti suhu, laju aliran gas, dan tekanan selama proses melukis untuk memastikan keseragaman melukis. 4. Pengolahan pasca-melukis: Setelah melukis, sampel perlu dibersihkan dan diolah untuk menghilangkan produk melukis dan gas melukis residu, memastikan kualitas permukaan dan stabilitas sampel.

Bahan tipis elektronik dua dimensi merujuk pada bahan baru dua dimensi dengan ketebalan lapisan atom tunggal atau beberapa atom yang terutama terbentuk oleh ikatan kovalen.

Utamanya mencakup:

1. Grafena, h-BN;

2. Oksida logam transisi;

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；dll.

4. Bahan berbasis belerang parsial III/IV/V, dll.

Penelitian awal tentang bahan tipis elektronik dua dimensi, terutama bahan graphene, sebagian besar difokuskan pada metode pembuatan bahan dua dimensi, seperti eksfoliasi mekanis, reduksi, deposisi, serta studi tentang sifat-sifat bahan. Dengan terobosan terus-menerus dalam pembuatan bahan tipis dua dimensi berukuran besar, orang mulai memindahkan perhatian mereka ke pembuatan perangkat. Penebalan dan pola bahan tipis dua dimensi adalah kunci dalam pembuatan perangkat dua dimensi. Metode etching plasma semikonduktor tradisional memiliki dua kelemahan fatal dalam penebalan dan pemotongan bahan dua dimensi:

1. Tingkat etching yang berlebihan tidak dapat memenuhi etching yang presisi dan stabil dari lapisan atom bahan 2D (tingkat sub-nanometer);

2. Pengeboman ion berenergi tinggi dapat menyebabkan kerusakan struktural pada bahan 2D, yang menghasilkan defek material

Karakteristik yang harus dimiliki oleh mesin etching khusus untuk bahan dua dimensi adalah:

1. Kontrol daya keluaran pada tingkat miliwatt;

2. Daya starter minimum harus dikontrol di bawah 5W;

3. Kontrol pengikisan lapisan demi lapisan, dengan laju pengikisan yang dapat dikontrol secara presisi antara 0,3 hingga 10 lapisan per menit

4. Energi ion untuk membombardir sampel bisa serendah 10 eV atau kurang

solusi Etching Material 2D - SHL 100 μ/200 μ - RIE

Kami telah mengembangkan mesin seri SHL 100 μ/200 μ - RIE berdasarkan teknologi mikroplasma untuk menangani masalah aplikasi pola material dua dimensi yang disebutkan di atas. Mesin ini digunakan untuk etching pengurangan lapisan dan etching pola pada material dua dimensi seperti graphene. Gambar 2 menunjukkan tampilan mesin etching material dua dimensi.

Aplikasi utama mesin etching material dua dimensi adalah:

1. Etching pemisahan material 2D untuk menyiapkan sampel material 2D satu lapisan atau beberapa lapisan

2. Pemotongan pola material 2D untuk menyiapkan perangkat material 2D

3. Pengolahan modifikasi material 2D

Indikator kinerja utama mesin etching material dua dimensi:

1. Dapat menangani sampel hingga empat inci/ delapan inci dan lebih kecil dalam ukuran;

2. Etching plasma ultra lemah: Dapat mencapai daya proses serendah 3 W (@ elektroda 100mm) RF (@ 13,56 MHz), dengan densitas daya serendah 38 mW/cm2 dan akurasi daya keluaran kurang dari 0,1 W;

3. Energi ion untuk membombardir sampel bisa serendah 10 eV;

4. Dapat mencapai pengikisan lapisan atom yang stabil dan presisi dari 0,1 lapisan/menit hingga 1 lapisan/menit;

Konfigurasi utama mesin pengikisan material dua dimensi adalah:

1. Dapat dilengkapi dengan 3 hingga 8 gas proses dan dikontrol secara digital dengan MFC segel logam;

2. Menggunakan bahan kamar proses alumunium 6061 tingkat semikonduktor untuk menghilangkan kontaminasi sampel oleh elemen impurities dalam bahan stainless steel;

3. Kamar load lock dapat dikonfigurasi, dan vakum latar belakang kamar proses dapat mencapai 4 x 10-4 Pa;

kontrol proses sepenuhnya otomatis, manajemen login pengguna bertingkat, pencatatan waktu nyata data proses komprehensif dan data status mesin, manajemen dan pemanggilan perpustakaan proses Recipe, manajemen siklus komponen dan inspeksi kesalahan mandiri.

hasil grafis dari mesin etching material 2D:

SHL100μ-RIE, 38 mW/cm ², 10s: Membersihkan sisa pada permukaan lapisan sedikit MoS yang terkelupas ₂. 

Dari Tim Sun Jian & Liu Xiaochi, Sekolah Fisika dan Elektronik Universitas Central South.

SHL100μ-RIE, 51 mW/cm ², 3s: Mengikis MoS ₂lapis demi lapis.

Dari Tim Sun Jian & Liu Xiaochi, Sekolah Fisika dan Elektronik Universitas Central South.

SHL100μ-RIE, 0.5 W/cm ²: Etch lapisan Graphene bertahap.

Dari Tim Sun Jian & Liu Xiaochi, Sekolah Fisika dan Elektronik Universitas Central South.

SHL100μ-RIE, 140 mW/cm ²: WSe ₂penyemprotan tipe-p.

Dari Tim Sun Jian & Liu Xiaochi, Sekolah Fisika dan Elektronik Universitas Central South.

SHL100μ-RIE, 0.5 W/cm ²: Etch lapisan Graphene bertahap.

Dari Tim Sun Jian & Liu Xiaochi, Sekolah Fisika dan Elektronik Universitas Central South.

SHL100μ-RIE, Etch WS ₂lapis demi lapis.

Dari Tim Xuefei Li, Sekolah Teknik Huazhong University of Science and Technology.

SHL100μ-RIE, Etch Lapisan Grafena secara bertahap.