lavorazione di materiali 2D / Patterning di materiali 2D

Time : 2025-04-22

L'incisione di materiali a bassa dimensionalità si riferisce al processo di incisione di materiali bidimensionali (come il grafene, il disolfuro di molibdeno, ecc.) e materiali unidimensionali (come nanofili, nanotubi, ecc.). Lo scopo dell'incisione dei materiali a bassa dimensionalità è quello di preparare nanostrutture con forme e dimensioni specifiche, al fine di ottenere il controllo e l'ottimizzazione delle proprietà dei materiali e delle prestazioni dei dispositivi. I materiali a bassa dimensionalità vengono generalmente incisi utilizzando metodi di incisione chimica. Essa utilizza reazioni chimiche per lavorare i materiali, e i metodi di incisione chimica comunemente utilizzati includono l'incisione umida e l'incisione secca.

Le difficoltà nell'incisione di materiali a bassa dimensionalità includono principalmente: 1. Selezione dell'incisione: Diversi materiali a bassa dimensionalità hanno requisiti differenti per le condizioni di incisione, e occorre selezionare condizioni di incisione appropriate in base alle proprietà specifiche del materiale, come gas di incisione, potenza, tempo, ecc. 2. Qualità dell'incisione: La qualità dell'incisione dei materiali a bassa dimensionalità influisce direttamente sulle loro prestazioni e applicazioni, ed è necessario controllare la velocità e la profondità di incisione per evitare un'incisione eccessiva o insufficiente. 3. Uniformità dell'incisione: L'uniformità dell'incisione dei materiali a bassa dimensionalità è fondamentale per preparare dispositivi di alta qualità, e occorre controllare parametri come temperatura, velocità di flusso del gas e pressione durante il processo di incisione per garantire l'uniformità dell'incisione. 4. Trattamento post-incisione: Dopo l'incisione, il campione deve essere pulito e trattato per rimuovere i prodotti di incisione e i gas residui, garantendo la qualità della superficie e la stabilità del campione.

I materiali a film sottili elettronici bidimensionali si riferiscono a nuovi materiali bidimensionali con spessori di singolo o pochi strati atomici, formati principalmente da legami covarianti.

Inclusi principalmente:

1. Grafene, h-BN;

2. Ossidi di metalli di transizione;

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；ecc.

4. Materiali a base di zolfo parziali III/IV/V, ecc.

Le prime ricerche sui materiali a film sottili elettronici bidimensionali, in particolare i materiali di grafene, si sono concentrate soprattutto sui metodi di preparazione dei materiali bidimensionali, come l'espulsione meccanica, la riduzione, la deposizione, nonché sullo studio delle proprietà dei materiali. Con i continui progressi nella preparazione di materiali a film bidimensionali di grandi dimensioni, le persone hanno iniziato a rivolgere l'attenzione alla preparazione di dispositivi. Lo sottile e il disegno dei materiali a film bidimensionali sono fondamentali per la preparazione di dispositivi bidimensionali. Il metodo tradizionale di incisione a plasma secco dei semiconduttori ha due svantaggi fatali nello spessore e nel disegno dei materiali bidimensionali:

1. La velocità di incisione eccessiva non può soddisfare l'incisione precisa e stabile degli strati atomici dei materiali 2D (livello sub-nanometrico);

2. Il bombardamento con ioni ad alta energia può causare danni strutturali ai materiali bidimensionali, risultando in difetti del materiale

Le caratteristiche che una macchina specializzata per l'incisione di materiali bidimensionali dovrebbe possedere sono:

1. Controllare la potenza di output a livello di milliwatt;

2. La potenza minima di partenza dovrebbe essere controllata al di sotto dei 5W;

3. Controllo dell'incisione strato per strato, con un tasso di incisione che può essere controllato precisamente tra 0,3 e 10 strati al minuto

4. L'energia degli ioni per la bombardamento della campione può essere bassa come 10 eV o meno

soluzione di Etching per Materiali 2D - SHL 100 μ/200 μ - RIE

Abbiamo sviluppato la macchina della serie SHL 100 μ/200 μ - RIE basata sulla tecnologia di microplasma per affrontare i problemi di applicazione relativi alla modellazione dei materiali bidimensionali menzionati sopra. La macchina è utilizzata per l'incisione ridotta a strati e l'incisione a pattern dei materiali bidimensionali come il grafene. La figura 2 mostra l'aspetto della macchina per l'incisione dei materiali bidimensionali.

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Le principali applicazioni delle macchine per l'incisione dei materiali bidimensionali sono:

1. Incisione di delaminazione dei materiali 2D per preparare campioni di materiali 2D monostrato o pochi strati

2. Incisione di schemi su materiali 2D per preparare dispositivi a 2D

3. Modifica del materiale 2D in fase di elaborazione

Indicatore di prestazioni principali della macchina per l'incisione dei materiali bidimensionali:

1. Può gestire campioni fino a quattro pollici/otto pollici e più piccoli;

2. Incisione a plasma ultra debole: è in grado di raggiungere una potenza di processo bassa come 3 W (@ 100mm elettrodo) RF (@ 13,56 MHz), con una densità di potenza bassa come 38 mW/cm2 e una precisione di potenza di uscita inferiore a 0,1 W;

3. L'energia degli ioni per la bombardatura del campione può essere bassa come 10 eV;

4. Può raggiungere un'erosione stabile e precisa a livello di strati atomici da 0,1 strato/min a 1 strato/min;

La configurazione principale della macchina per l'erosione dei materiali bidimensionali è:

1. Può essere configurata con 3 a 8 gas di processo e controllata digitalmente con MFC sigillato in metallo;

2. Utilizzando alluminio 6061 di grado semiconduttore come materiale della camera di processo per eliminare la contaminazione del campione da elementi impuri nei materiali in acciaio inossidabile;

3. La camera di blocco del carico può essere configurata e il vuoto di fondo della camera di processo può raggiungere 4 x 10-4 Pa;

controllo automatico completo del processo, gestione del login utente a livelli, registrazione in tempo reale di dati completi del processo e dello stato della macchina, gestione e richiamo della libreria di processi Recipe, gestione del ciclo di vita dei componenti e autocontrollo delle avarie.

risultati grafici della macchina per l'incisione dei materiali 2D:

SHL100μ-RIE, 38 mW/cm ², 10s: Rimozione dei residui in superficie su pochi strati di MoS flaccidi ₂.