izrezivanje 2D materijala / Patterning 2D materijala

Eteriranje niskodimenzionih materijala se odnosi na proces eteriranja dvodimenzionalnih materijala (kao što su grafen, disulfid molibdena itd.) i jednodimenzionalnih materijala (kao što su nanoveze, nanocijevi itd.). Cilj eteriranja niskodimenzionih materijala je priprema nanostruktura sa specifičnim oblicima i veličinama, kako bi se postigla kontrola i optimizacija svojstava materijala i performansi uređaja. Niskodimenzioni materijali opšte se eteriraju pomoću hemijskih metoda eteriranja. Koristi hemijske reakcije za obradu materijala, a često korišćene hemijske metode eteriranja uključuju mokro eteriranje i suvo eteriranje.

Teškoće prilikom graviranja niskodimenzionalnih materijala uglavnom uključuju: 1. Izbor graviranja: Različiti niskodimenzionalni materijali imaju različite zahteve kada je uzeti u obzir izbor uslova za graviranje, a potrebno je odabrati odgovarajuća gravirajuća sredstva na osnovu specifičnih svojstava materijala, kao što su gravirajući plin, snaga, vreme itd. 2. Kvalitet graviranja: Kvalitet graviranja niskodimenzionalnih materijala direktno utiče na njihovu performansu i primenu, a potrebno je kontrolisati brzinu i dubinu graviranja kako bi se izbeglo prekomerno ili nedovoljno graviranje. 3. Jednakost graviranja: Jednakost graviranja niskodimenzionalnih materijala ključno je važna za pripremu visokokvalitetnih uređaja, a potrebno je kontrolisati parametre kao što su temperatura, brzina protoka plina i tlak tijekom procesa graviranja kako bi se osigurala jednakost graviranja. 4. Poslegravirajuće obrade: Nakon graviranja, uzorak treba očistiti i obraditi kako bi se uklonili proizvodi graviranja i ostaci gravirajućeg plina, čime se osigurava kvalitet površine i stabilnost uzorka.

Dvodimenzionalni elektronski plinski materijali se odnose na nove dvodimenzionalne materijale sa debljinom jednog ili nekoliko atomske slojeve, glavno obrazovanih kovalentnim vezama.

Glavno uključuje:

1. Grafen, h-BN;

2. Oksidi prelaznih metala;

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；itd.

4. Delimično III/IV/V sumporne materijale itd.

Rani istraživanja u oblasti dvodimenzionalnih elektronskih tankih filmskih materijala, posebno grafitnih materijala, su se uglavnom fokusirali na načine pripreme dvodimenzionalnih materijala, kao što su mehaničko šljifovanje, redukcija, deponiranje itd., kao i na proučavanje svojstava materijala. Sa stalnim napretkom u pripremi velikih dvodimenzionalnih filmskih materijala, ljudi su počeli da se okrenu prema pripremi uređaja. Tankoća i obrasci dvodimenzionalnih filmskih materijala ključni su za pripremu dvodimenzionalnih uređaja. Tradicionalna metoda plazmenske suha štampanja poluprovodnika ima dva smrtna nedostatka u tankoćanju i obrascima dvodimenzionalnih materijala:

1. Previše brzina šljifovanja ne može da zadovolji precizno i stabilno šljifovanje slojeva atoma 2D materijala (sub nanometarski nivo);

2. Visokoenergijsko ionsko bombardovanje može uzrokovati strukturnu štetu 2D materijalima, što rezultira defektima materijala

Karakteristike koje bi mašina za posebno tračenje dvodimenzijskih materijala trebalo da poseduje su:

1. Kontrola izlazne snage na nivou milivata;

2. Minimalna početna snaga bi trebala biti kontrolisana ispod 5W;

3. Kontrola tračenja slojevima, sa brzinom tračenja koja se može precizno kontrolisati između 0,3 i 10 slojeva po minutu

4. Energetika jonova za bombardovanje uzorka može biti kao što je niska kao 10 eV ili manje

rešenje za režanje 2D materijala - SHL 100 μ/200 μ - RIE

Razvili smo stroj SHL 100 μ/200 μ - RIE serije na osnovu mikroplazme kako bismo rešili probleme primene u oblikovanju dvodimenzijskih materijala navedene iznad. Stroj se koristi za smanjenje slojeva i oblikovano režanje dvodimenzijskih materijala, kao što je grafen. Slika 2 prikazuje izgled stroja za režanje dvodimenzijskih materijala.

Glavne primene strojeva za režanje dvodimenzijskih materijala su:

1. Režanje odvojivanja 2D materijala za pripremu uzoraka jednoslojnog ili malobrojnoslojnog 2D materijala

2. Graviranje uzoraka 2D materijala za pripremu 2D uređaja

3. Obrađivanje modifikacije 2D materijala

Glavna performanse indikatora mašine za graviranje dvodimenzijskih materijala:

1. Može da obradi uzorke do četiri inča/osam inča i manje po veličini;

2. Ultra slaba plazma za graviranje: Može postići procesnu snagu od najmanje 3 W (@ 100mm elektroda) RF (@ 13,56 MHz), sa gustinom snage od najmanje 38 mW/cm2 i tačnošću izlazne snage manjom od 0,1 W;

3. Energetika iona za bombardovanje uzorka može biti kao niska kao 10 eV;

4. Može postići stabilno i precizno ledeno odbijanje na razini atomskih slojeva od 0,1 sloja/min do 1 sloja/min;

Glavna konfiguracija mašine za ledeno odbijanje dvodimenzijskih materijala je:

1. Može se podesiti sa 3 do 8 procesnih plinova i digitalno kontrolisati sa metalkim hermetičnim MFC;

2. Koristeći aluminij kvaliteta za poluprovodnike 6061 kao materijal za procesnu komoru kako bi se eliminisao zagadivanje uzorka česticama iz nerđajućeg čelika;

3. Prostor začecanja opterećenja može se konfigurisati, a pozadinsko vakuum u procesnoj komori može dostići 4 x 10-4 Pa;

4. Potpuno automatska kontrola procesa, stepenačeno upravljanje prijavom korisnika, stvarno vreme snimanja kompletnih podataka o procesu i statusu mašine, upravljanje i pozivanje biblioteke procesa receptura, upravljanje životnim ciklusom komponenti i samoprocena grešaka.

grafički rezultati mašine za etčiranje 2D materijala:

SHL100μ-RIE, 38 mW/cm ², 10s: Čišćenje ostataka na površini manje slojeva odslanih MoS ₂. 

Od Sun Jian i Liu Xiaochi tima, Škola fizike i elektronike Centralskog Južnog univerziteta.

SHL100μ-RIE, 51 mW/cm ², 3s: Obrada MoS ₂slojevito.

Od Sun Jian i Liu Xiaochi tima, Škola fizike i elektronike Centralskog Južnog univerziteta.

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

Od Sun Jian i Liu Xiaochi tima, Škola fizike i elektronike Centralskog Južnog univerziteta.

SHL100μ-RIE, 140 mW/cm ²: WSe ₂p-Tip dopping.

Od Sun Jian i Liu Xiaochi tima, Škola fizike i elektronike Centralskog Južnog univerziteta.

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

Od Sun Jian i Liu Xiaochi tima, Škola fizike i elektronike Centralskog Južnog univerziteta.

SHL100μ-RIE, Etch WS ₂slojevito.

Od tima Xuefei Li, Fakultet za nauke i tehnologiju Univerziteta Huazhong.

SHL100μ-RIE, Rezervacija slojeva grafitena jedan po jedan.