lichidare material 2D / Modelare material 2D

Lichidarea materialelor cu dimensiuni reduse se referă la procesul de lichidare a materialelor bidimensionale (cum ar fi grafenul, disulfurul de molibden, etc.) și a materialelor unidimensionale (cum ar fi nanofiloanele, nanotuburile, etc.). Scopul lichidării materialelor cu dimensiuni reduse este de a pregăti nanostructuri cu forme și dimensiuni specifice, pentru a realiza controlul și optimizarea proprietăților materialelor și performanței dispozitivelor. Materialele cu dimensiuni reduse sunt de obicei lichidate folosind metode de lichidare chimică. Aceasta utilizează reacții chimice pentru a procesa materialele, iar metodele chimice de lichidare frecvent utilizate includ lichidarea umedă și lichidarea uscată.

Dificultățile în etalarea materialelor bidimensionale includ în principal: 1. Selectarea etalării: Diferite materiale bidimensionale au cerințe diferite privind condițiile de etalare, și trebuie să se aleagă condiții adecvate de etalare pe baza proprietăților specifice ale materialelor, cum ar fi gazul de etalare, puterea, timpul, etc. 2. Calitatea etalării: Calitatea etalării materialelor bidimensionale afectează direct performanța și aplicațiile acestora, iar este necesar să se controleze viteza și adâncimea etalării pentru a evita etalarea excesivă sau insuficientă. 3. Uniformitatea etalării: Uniformitatea etalării materialelor bidimensionale este crucială pentru pregătirea dispozitivelor de calitate ridicată, iar este necesar să se controleze parametri precum temperatura, debitul de gaz și presiunea în timpul procesului de etalare pentru a asigura uniformitatea acesteia. 4. Tratarea post-etalare: După etalare, eșantionul trebuie curățat și tratat pentru a elimina produsele de etalare și gazele de etalare reziduale, asigurând calitatea suprafeței și stabilitatea eșantionului.

Materiale filme electronice bidimensionale se referă la noi materiale bidimensionale cu o grosime de o singură sau câteva straturi atomice, formate în principal prin legământ covant.

Include în principal:

1. Grafen, h-BN;

2. Oxide de metale de tranziție;

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. Materiale parțiale bazate pe sulfur III/IV/V, etc.

Cercetările inițiale asupra materialelor bidimensionale de tip film electronic, în special materialele de grafen, s-au concentrat principal pe metodele de pregătire a materialelor bidimensionale, cum ar fi exfolierea mecanică, reducerea, depunerea, precum și studiul proprietăților materialelor. Cu progresele continue în pregătirea materialelor bidimensionale de dimensiuni mari, oamenii au început să-și concentreze atenția pe pregătirea dispozitivelor. Înghețarea și modelarea materialelor bidimensionale sub formă de filme sunt cheie pentru pregătirea dispozitivelor bidimensionale. Metoda tradițională de etalaj sec cu plasmă a semiconductorilor are două dezavantaje fatale în ceea ce privește înghețarea și modelarea materialelor bidimensionale:

1. Rata excesivă de etalaj nu poate satisface cerințele de etalaj precis și stabil al stratelor atomice ale materialelor bidimensionale (la nivel sub-nanometric);

2. Bombardamentul cu ioni de înaltă energie poate provoca daune structurale la materiale bidimensionale, rezultând în defecțiuni ale materialelor

Caracteristicile pe care un dispozitiv specializat pentru decapare a materialelor bidimensionale ar trebui să le aibă sunt:

1. A controla puterea de ieșire la nivelul miliwattului;

2. Puterea minimă de pornire ar trebui să fie controlată sub 5W;

3. Control al decaperii strat cu strat, cu o viteză de decapare care poate fi precis controlată între 0,3 și 10 straturi pe minut

4. Energia ionilor pentru bombardarea probei poate fi cât mai mică de 10 eV sau mai puțin

soluție de Etalaj a Materialelor 2D - SHL 100 μ/200 μ - RIE

Am dezvoltat mașina serie SHL 100 μ/200 μ - RIE bazată pe tehnologia microplasma pentru a aborda problemele de aplicare ale etalonării materialelor bidimensionale menționate mai sus. Mașina este folosită pentru etalonarea prin reducerea stratului și etalonarea cu model a materialelor bidimensionale, cum ar fi grafenul. Figura 2 prezintă aspectul mașinii de etalonare a materialelor bidimensionale.

Principalele aplicații ale mașinilor de etalonare a materialelor bidimensionale sunt:

1. Etalonarea de separare a materialelor 2D pentru pregătirea probelor de material 2D unic strat sau cu câteva straturi

2. Uscarea prin etalaj a modelelor de materiale 2D pentru pregătirea dispozitivelor cu materiale 2D

3. Procesare a modificărilor materialelor 2D

Indicatoarele principale de performanță ale mașinii de ușcare a materialelor bidimensionale:

1. Poate gestiona probe până la patru/sase inch și mai mici în dimensiune;

2. Etalaj cu plasmă ultra slabă: Poate atinge o putere de procesare cât mai mică de 3 W (@electrod de 100mm) RF (@ 13,56 MHz), cu o densitate de putere cât mai mică de 38 mW/cm2 și o precizie a puterii de ieșire de mai puțin de 0,1 W;

3. Energia ioniilor pentru bombardarea esantionului poate fi cât mai mică de 10 eV;

4. Poate realiza o etcedere precisă și stabilă a stratului atomic de la 0,1 strat/minut la 1 strat/minut;

Configurarea principală a mașinii de etcedere a materialelor bidimensionale este:

1. Poate fi echipată cu 3 până la 8 gaze de proces și controlată digital cu MFC metalic sigilat;

2. Utilizarea aluminii 6061 de grad semiconductor ca material pentru cameră de procesare pentru a elimina contaminarea esantionului prin elemente stranii din materialele din acier inoxidabil;

3. Camera de blocare a sarcinii poate fi configurată, iar vakuumul de fundal al camerei de proces poate ajunge la 4 x 10-4 Pa;

control complet automat al procesului, gestionare a autentificării utilizatorilor pe nivele, înregistrare în timp real a datelor procesului și a stării mașinii, gestionare și apelare a bibliotecii de procese Recipe, gestionare ciclului de viață al componentelor și auto-diagnosticare a defectelor.

rezultate grafice ale mașinii de etalaj a materialelor 2D:

SHL100μ-RIE, 38 mW/cm ², 10s: Curățarea reziduurilor de pe suprafața cu mai puține straturi exfoliate MoS ₂. 

De la Echipa lui Sun Jian & Liu Xiaochi, Facultatea de Fizică și Electronica a Universității Central South.

SHL100μ-RIE, 51 mW/cm ², 3s: Etchează MoS ₂strat cu strat.

De la Echipa lui Sun Jian & Liu Xiaochi, Facultatea de Fizică și Electronica a Universității Central South.

SHL100μ-RIE, 0.5 W/cm ²: Strat de grafen eturat strat cu strat.

De la Echipa lui Sun Jian & Liu Xiaochi, Facultatea de Fizică și Electronica a Universității Central South.

SHL100μ-RIE, 140 mW/cm ²: WSe ₂doping de tip p.

De la Echipa lui Sun Jian & Liu Xiaochi, Facultatea de Fizică și Electronica a Universității Central South.

SHL100μ-RIE, 0.5 W/cm ²: Strat de grafen eturat strat cu strat.

De la Echipa lui Sun Jian & Liu Xiaochi, Facultatea de Fizică și Electronica a Universității Central South.

SHL100μ-RIE, Etch WS ₂strat cu strat.

De la echipa lui Xuefei Li, Facultatea de Mecanică a Universității de Știință și Tehnologie din Huazhong.

SHL100μ-RIE, Etalaj strat cu strat al grafenului.