etching av 2D-material / Mönstering av 2D-material

Time : 2025-04-22

Etching av material med låg dimension syftar till processen att etchera tvådimensionella material (som graphene, molibden disulfid etc.) och endimensionella material (som nanotrådar, nanorör etc.). Målet med etching av material med låg dimension är att förbereda nanostrukturer med specifika former och storlekar för att uppnå kontroll och optimering av materials egenskaper och enhetsprestationer. Material med låg dimension etchras vanligtvis med kemiska etchningmetoder. Den använder kemiska reaktioner för att bearbeta material, och vanligt förekommande kemiska etchningmetoder inkluderar våtetchning och torretchning.

Svårigheterna vid gravur av lågdimensionella material inkluderar huvudsakligen: 1. Gravurväljning: Olika lågdimensionella material har olika krav på gravurvillkor, och lämpliga gravurvillkor måste väljas utifrån materialets specifika egenskaper, som t.ex. gravurgas, effekt, tid osv. 2. Graverkvalitet: Graverkvaliteten av lågdimensionella material påverkar direkt deras prestanda och tillämpningar, och det är nödvändigt att kontrollera gravertakt och djup för att undvika över- eller undergravning. 3. Graverjämna: Graverjämnheten av lågdimensionella material är avgörande för att förbereda högkvalitativa enheter, och det är nödvändigt att kontrollera parametrar som temperatur, gasflöde och tryck under graverningsprocessen för att säkerställa graveringens jämnhet. 4. Efterbehandling efter gravur: Efter gravur behöver provet rensas och behandlas för att ta bort gravningsprodukter och återstående gravningsgaser, vilket säkerställer ytkvaliteten och stabiliteten hos provet.

Tvådimensionella elektroniska tunna filmsmaterial syftar till nya tvådimensionella material med enkel eller få atomskiktstjocklekar som huvudsakligen bildas av kovalent bindning.

Huvudsakligen inkluderar:

1. Grafen, h-BN;

2. Övergångsmetalloxid;

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；osv.

4. Delvis III/IV/V sulfurbaserade material, etc.

Tidig forskning om tvådimensionella elektroniska tunnfilmsmaterial, särskilt grafenmaterial, fokuserade huvudsakligen på tillverkningsmetoder för tvådimensionella material, såsom mekanisk avskiljning, reduktion, deponering, samt studier av materialens egenskaper. Med kontinuerliga genombrott i tillverkningen av storskaliga tvådimensionella tunnfilmsmaterial har människor börjat rikta sin uppmärksamhet mot tillverkningen av enheter. Tunnare och mönsterande av tvådimensionella tunnfilmsmaterial är nyckeln till tillverkningen av tvådimensionella enheter. Den traditionella halvledarplasmadrucka-metoden har två avgörande brister vid tunnare och mönsterande av tvådimensionella material:

1. För hög etch-försnitt kan inte uppfylla kraven på exakt och stabil etching av 2D-materials atomskikt (subnanometer-nivå);

2. Högenergi jonbombardement kan orsaka strukturell skada på 2D-material, vilket leder till materialdefekter

De egenskaper som en specialiserad gravureringsmaskin för tvådimensionella material bör ha är:

1. Kontrollera utgångsmaten på milliwattnivå;

2. Den minsta starteffekten bör kontrolleras under 5W;

3. Lagersvis kontroll av gravur, med en gravureringshastighet som kan precis regleras mellan 0,3 och 10 lager per minut

4. Ionenergin för bombardering av provet kan vara så låg som 10 eV eller mindre

lösning för 2D-materialetsching - SHL 100 μ/200 μ - RIE

Vi har utvecklat maskinen SHL 100 μ/200 μ - RIE baserat på mikroplasmateknik för att hantera de ovan nämnda tillämpningsproblem för mönstering av tvådimensionella material. Maskinen används för lagerreduktionsetsching och mönsterad etching av tvådimensionella material som grafen. Figur 2 visar utseendet på maskinen för tvådimensionell materialetsching.

微信图片_20231207120116.jpg

De huvudsakliga tillämpningarna av tvådimensionella materialetschingsmaskiner är:

1. Etching av 2D-material för att förbereda enkla lager eller fålagers 2D-materialprov

2. Gravering av 2D-materialmönster för att förbereda 2D-materialenheter

3. Bearbetning av modifiering av 2D-material

Kärnyttighetsindikatorer för maskin för gravering av tvådimensionella material:

1. Kan hantera provprov till fyra tum/åtta tum och mindre i storlek;

2. Ultra svag plasma-gravur: Den kan uppnå en processkraft så låg som 3 W (@ 100mm elektrode) RF (@ 13,56 MHz), med en kraftdensitet så låg som 38 mW/cm2 och en utmatningskraftsnoggrannhet på mindre än 0,1 W;

3. Ionenergin för bombardering av provet kan vara så låg som 10 eV;

4. Den kan uppnå stabil och precist atomskiktetsning från 0,1 skikt/min till 1 skikt/min;

Huvudkonfigurationen av maskinen för etching av tvådimensionella material är:

1. Den kan utrustas med 3 till 8 processgaser och digitalt styras med metallsluten MFC;

2. Använder halvledargrad 6061 aluminium som materialexpositionsmaterial för att eliminera föroreningar av provet av främmande element i rostfritt stål;

3. Laddningslåsrummet kan konfigureras och bakgrundsvakuumet i processkammaren kan uppnå 4 x 10-4 Pa;

fullständig automatisk processstyrning, nivåerad användarlogginhantering, realtidsregistrering av omfattande processdata och maskinstatusdata, hantering och anrop av Recipe-processbibliotek, komponentlivscykelshantering och felselförhandsgranskning.

grafiska resultat för 2D-materialskärningsmaskin: