חיתוך חומרים דו-מימדיים / תבנית חומרים דו-מימדיים

חיתוך חומרים בעלי מימדים נמוכים מתייחס לתהליך החיתוך של חומרים דו-מימדיים (כגון גרפין, דיסולפיד מוליבדן וכו') וחומרים חד-מימדיים (כגון ננו-תילים, ננוטובים וכו'). מטרת החיתוך של חומרים בעלי מימדים נמוכים היא להכין נאנו-מבנים עם צורות וגדלים מסוימים, כדי להשיג שליטה וביצועים אופטימליים של תכונות החומר והמכשיר. חומרים בעלי מימדים נמוכים בדרך כלל חותכים באמצעות שיטות חיתוך כימי. זה משתמש בתגובות כימיות כדי לעבד חומרים, ושיטות חיתוך כימי נפוצות כוללות חיתוך לח וחיתוך יבש.

הקשיים בעיבוד חומרים מממד נמוך כוללים בעיקר: 1. בחירת עיבוד: חומרים מממד נמוך שונים יש להם דרישות שונות לתנאים של עיבוד, ותנאים מתאימים צריכים להיבחר על פי תכונות הספציפיות של החומר, כמו גז עיבוד, כוח, זמן וכו'. 2. איכות עיבוד: איכות העיבוד של חומרים מממד נמוך משפיעה ישירות על ביצועיהם והשימוש בהם, ויש לשלוט במהירות העיבוד ועומק כדי למנוע עיבוד מופרז או חסר. 3. אחידות עיבוד: אחידות העיבוד של חומרים מממד נמוך חשובה מאוד לבניית מכשירים באיכות גבוהה, ויש לשלוט בפרמטרים כמו טמפרטורה, קצב זרימת הגז, ולחץ במהלך תהליך העיבוד כדי לוודא את האחידות של העיבוד. 4. טיפול לאחר עיבוד: לאחר העיבוד, הדוגמה צריכה להיות נקיה וטופלת כדי להסיר את תוצרי העיבוד והגזים השאריים של העיבוד, מה שמבטיח את איכות הפנים והיציבות של הדוגמה.

חומרים חומרים דקים אלקטרוניים דו-ממדיים מתייחסים לחומרים חדשים דו-ממדיים בעובי של שכבה אטומית אחת או מספר קטן של שכבות אטומיות, שרובם נוצרים על ידי קשר קוולנטי.

כלל זה בעיקר:

1. גרפין, ה-BN;

2. אוקסידים של מתכות מעבר;

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；וכו'.

4. חומרים בסיסי琉פורה חלקיים מסוג III/IV/V וכו'.

המחקר המוקדם על חומרים דלילים דו-ממדיים, במיוחד חומרי גרףן, התמקד בעיקר בשיטות ההכנה של חומרים דו-ממדיים, כמו הפרדה מכנית, רדוקציה, שיקוע וכו', וכן בחקר תכונות החומר. עם התקדמות מתמשכת בהכנת חומרים דלילים דו-ממדיים גדולים, האנשים החלו להפנות את תשומת הלבם להכנת מכשירים. הדקיקה והצורת הדפוס של חומרים דלילים דו-ממדיים הם מפתח להכנת מכשירים דו-ממדיים. שיטת חיתוך הפלזמה היבשתית הסמikonדקטורית המסורתית יש לה שתי חסרונות קטלניים בדikitת ועיצוב חומרים דו-ממדיים:

1. קצב חיתוך מופרז לא יכול לענות על דרישות חיתוך מדויק ויציב של שכבות אטומיות דו-ממדיות (בระמת תת ננומטר).

2. תקיפה של יונים בעלי אנרגיה גבוהה יכולה לגרום להרס מבני בחומרים חומרים דו-ממדיים, מה שיגרום לפגמים בחומר

המאפיינים שאלתור מתקדם למטרות חיתוך חומרים דו-ממדיים צריך להחזיק בהם הם:

1. שליטה בכוח הפלט ברמה של מיליוואט;

2. הכוח המינימלי להפעלה צריך להיות בשליטה מתחת ל-5W;

3. שליטה בחיתוך שכבה אחר שכבה, עם קצב חיתוך שניתן לשלוט בו באופן מדויק בין 0.3 ל-10 שכבות לדקה

4. אנרגיית האיונים להפצצה של המדגם יכולה להיות נמוכה כמו 10 eV או פחות

פתרון חיתוך חומר דו-מימדי - SHL 100 μ/200 μ - RIE

פיתחנו את מכונת ה-SHL 100 μ/200 μ - RIE בסדרה על סמך טכנולוגיית מיקרו-פלזמה כדי לענות על בעיות היישום של תבנית חומרים דו-מימדיים שצוינו לעיל. המכונה משמשת לחיתוך ירידה בשכבות וחיתוך תבנית של חומרים דו-מימדיים כמו גרפן. דיאגרמת 2 מציגה את המראה של מכונת חיתוך החומר הדו-מימדי.

היישומים העיקרינים של מכונות חיתוך חומרים דו-מימדיים הם:

1. חיתוך הפרדת חומרים דו-מימדיים להכנת דגימות חומרים דו-מימדיים חד-שכבתיים או מעט שכבתיים

2. חיתוך תבניות חומרים דו מימדיים להכנת מכשירי חומרים דו מימדיים

3. עיבוד שיפוץ חומרים דו מימדיים

מפרקי הביצועים המרכזיים של מכונת חיתוך חומרים דו מימדיים:

1. יכולה לטפל בדגימות בגודל של עד ארבע אינץ' או שמונה אינץ' וקטנות יותר;

2. חיתוך פלזמה על-חלש: הוא יכול להשיג כוח תהליך נמוך כמו 3 וואט (@ 100 מ"מ קוטר) RF (@ 13.56 MHz), עם צפיפות כוח נמוכה כמו 38 מיליוואט/ס"ק ודיוק יוצאת כוח של פחות מ-0.1 וואט;

3. אנרגיית האיונים לתקיפת המדגם יכולה להיות נמוכה כמו 10 eV;

4. היא יכולה להשיג חיתוך יציב ומדויק מדויק של שכבה אטומית מ-0.1 שכבה/דקה עד 1 שכבה/דקה;

הצורה העיקרונית של מכונת חיתוך החומר הדו-ממדי היא:

1. ניתן להכין אותה עם 3 עד 8 גזי תהליך והשליטה בהן באופן דיגיטלי באמצעות MFC סגור מתכת;

2. שימוש באלומיניום 6061 דירוג חומרים כחומר התא תהליך כדי להסיר את זיהום המדגם על ידי יסודות זרים בחומרים מסתללים;

3. ניתן להגדיר את חדר הקביעה, והווקום הרקע של החדר התהליך יכול להגיע ל-4 x 10-4 פא;

4. בקרת תהליך אוטומטית מלאה, ניהול התחברות משתמשים לפי רמות, תיעוד בזמן אמת של נתונים תכונתיים ונתוני מצב מכונה, ניהול ספרייה של תהליכי Recipe וקריאה, ניהול מחזור חיים של מרכיבים ובדיקת תקלות עצמית.

תוצאות גרפיות של תוצאות מכונה לחיתוך חומרים דו-ממדיים:

SHL100μ-RIE, 38 מיליוואט/ס"מ ², 10ש: ניקוי שאריות על פני השטח של שכבות מעטות של MoS שנפלו ₂. 

מצוות סון ג'יאן וליו שיאו צ'י, בית הספר לפיזיקה ואלקטרוניקה של אוניברסיטת צ'ונג נאן.

SHL100μ-RIE, 51 מיליוואט/ס"מ ², 3ש: חיתוך מוS ₂שכבה אחר שכבה.

מצוות סון ג'יאן וליו שיאו צ'י, בית הספר לפיזיקה ואלקטרוניקה של אוניברסיטת צ'ונג נאן.

SHL100μ-RIE, 0.5 ואט/ס"מ ²: חתוך שכבה אחר שכבה של גרפין.

מצוות סון ג'יאן וליו שיאו צ'י, בית הספר לפיזיקה ואלקטרוניקה של אוניברסיטת צ'ונג נאן.

SHL100μ-RIE, 140 מואט/סמ"ר ²: WSe ₂הוספת תחליפי p-טיפוס.

מצוות סון ג'יאן וליו שיאו צ'י, בית הספר לפיזיקה ואלקטרוניקה של אוניברסיטת צ'ונג נאן.

SHL100μ-RIE, 0.5 ואט/ס"מ ²: חתוך שכבה אחר שכבה של גרפין.

מצוות סון ג'יאן וליו שיאו צ'י, בית הספר לפיזיקה ואלקטרוניקה של אוניברסיטת צ'ונג נאן.

SHL100μ-RIE, חיתוך WS ₂שכבה אחר שכבה.

מצוות של סואנפאי ליאו, בית הספר להנדסה וטכנולוגיה של אוניברסיטת האואז'ונג לטכנולוגיה ומדע.

SHL100μ-RIE, חיתוך שכבה אחר שכבה של גרף.