gravação de Material 2D / Padrão de Material 2D

Time : 2025-04-22

A etching de materiais de baixa dimensão refere-se ao processo de gravura de materiais bidimensionais (como grafeno, dissulfeto de molibdênio, etc.) e materiais unidimensionais (como nanofios, nanotubos, etc.). O objetivo da etching de materiais de baixa dimensão é preparar nanoestruturas com formas e tamanhos específicos, a fim de alcançar controle e otimização das propriedades dos materiais e desempenho de dispositivos. Materiais de baixa dimensão geralmente são gravados usando métodos de etching químico. Ele utiliza reações químicas para processar materiais, e os métodos de etching químico comumente usados incluem etching úmido e etching seco.

As dificuldades na gravação de materiais de baixa dimensionalidade incluem principalmente: 1. Seleção de gravação: Diferentes materiais de baixa dimensionalidade têm diferentes requisitos para condições de gravação, e é necessário selecionar condições adequadas de acordo com as propriedades específicas do material, como gás de gravação, potência, tempo, etc. 2. Qualidade da gravação: A qualidade da gravação dos materiais de baixa dimensionalidade afeta diretamente seu desempenho e aplicações, sendo necessário controlar a taxa e a profundidade de gravação para evitar gravação excessiva ou insuficiente. 3. Uniformidade da gravação: A uniformidade da gravação dos materiais de baixa dimensionalidade é crucial para preparar dispositivos de alta qualidade, e é necessário controlar parâmetros como temperatura, taxa de fluxo de gás e pressão durante o processo de gravação para garantir a uniformidade da gravação. 4. Tratamento pós-gravação: Após a gravação, a amostra precisa ser limpa e tratada para remover produtos de gravação e gases residuais, garantindo a qualidade superficial e estabilidade da amostra.

Materiais de filmes finos eletrônicos bidimensionais referem-se a novos materiais bidimensionais com espessura de camada atômica única ou poucas, formados principalmente por ligações covalentes.

Inclui principalmente:

1. Grafeno, h-BN;

2. Óxidos de metais de transição;

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. Materiais parcialmente baseados em enxofre de III/IV/V, etc.

As pesquisas iniciais sobre materiais finos eletrônicos bidimensionais, especialmente materiais de grafeno, concentraram-se principalmente nos métodos de preparação de materiais bidimensionais, como exfoliação mecânica, redução, deposição, além do estudo das propriedades dos materiais. Com os avanços contínuos na preparação de materiais bidimensionais de grande porte, as pessoas começaram a direcionar sua atenção para a fabricação de dispositivos. O afinamento e o padronamento de materiais bidimensionais são fundamentais para a preparação de dispositivos bidimensionais. O método tradicional de etching seco por plasma semicondutor apresenta duas desvantagens fatais no afinamento e padronamento de materiais bidimensionais:

1. A taxa de etching excessiva não pode atender à etching precisa e estável das camadas atômicas de materiais 2D (nível sub-nanométrico);

2. O bombardeio de íons de alta energia pode causar danos estruturais em materiais 2D, resultando em defeitos no material

As características que uma máquina de etching especializada para materiais bidimensionais deve possuir são:

1. Controlar a potência de saída no nível de milivatios;

2. A potência mínima de partida deve ser controlada abaixo de 5W;

3. Controle de etching camada por camada, com uma taxa de etching que pode ser precisamente controlada entre 0,3 e 10 camadas por minuto

4. A energia dos íons para bombardear a amostra pode ser tão baixa quanto 10 eV ou menos

solução de Etching de Material 2D - SHL 100 μ/200 μ - RIE

Desenvolvemos a máquina da série SHL 100 μ/200 μ - RIE com base na tecnologia de microplasma para resolver os problemas de aplicação do padrão de materiais bidimensionais mencionados acima. A máquina é usada para etching de redução de camadas e etching padronizado de materiais bidimensionais, como grafeno. A Figura 2 mostra a aparência da máquina de etching de material bidimensional.

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As principais aplicações das máquinas de etching de material bidimensional são:

1. Etching de delaminação de material 2D para preparar amostras de material 2D de uma camada ou poucas camadas

2. Gravação de padrões de materiais 2D para preparar dispositivos de material 2D

3. Processamento de modificação de materiais 2D

Principais indicadores de desempenho da máquina de gravação de materiais bidimensionais:

1. Pode manipular amostras de até quatro polegadas/oito polegadas e menores em tamanho;

2. Gravação por plasma ultra fraco: Consegue alcançar uma potência de processo tão baixa quanto 3 W (@ eletrodo de 100mm) RF (@ 13,56 MHz), com uma densidade de potência tão baixa quanto 38 mW/cm2 e uma precisão de saída de potência inferior a 0,1 W;

3. A energia dos íons para bombardear a amostra pode ser tão baixa quanto 10 eV;

4. Pode alcançar um processo estável e preciso de etching em camadas atômicas de 0,1 camada/min até 1 camada/min;

A configuração principal da máquina de etching de materiais bidimensionais é:

1. Pode ser configurada com 3 a 8 gases de processo e controlada digitalmente com MFC selado em metal;

2. Utilizando alumínio 6061 de grau semicondutor como material da câmara de processo para eliminar a contaminação da amostra por elementos impuros nos materiais de aço inoxidável;

3. A câmara de bloqueio de carga pode ser configurada, e o vácuo de fundo da câmara de processo pode alcançar 4 x 10-4 Pa;

controle de processo totalmente automático, gerenciamento de login de usuário em níveis, gravação em tempo real de dados abrangentes do processo e status da máquina, gerenciamento e chamada da biblioteca de processos Recipe, gerenciamento do ciclo de vida dos componentes e autodiagnóstico de falhas.

resultados gráficos da máquina de etching de material 2D:

SHL100μ-RIE, 38 mW/cm ², 10s: Limpeza de resíduos na superfície de poucas camadas de MoS exfoliado ₂.