Создан метод трансферной печати для интеграции металлических электродов и 2D-материалов в масштабе пластины

Прочитано: 242 раз(а)
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Оценок пока нет)
Loading ... Loading ...


Переходы металл-полупроводник, электрические переходы, в которых металл соединяется с полупроводниковым материалом, являются важными компонентами многочисленных электронных и оптоэлектронных устройств. Хотя в настоящее время они широко производятся и используются во всем мире, создание переходов хорошего качества, объединяющих обычные металлы и двумерные полупроводники, может быть затруднено.

На самом деле, применительно к двумерным материалам обычные методы осаждения металлов, которые включают в себя процесс, известный как ионная бомбардировка, могут вызвать химический беспорядок. Кроме того, было обнаружено, что существующие методы трансферной печати, которые включают предварительное нанесение и перенос металлических электродов на поверхность 2D-материалов, плохо работают из-за создания химических связей на подложке для предварительного напыления, которые препятствуют печати.

Исследователи из Китайской академии наук, Хунаньского университета, Городского университета Гонконга и Университета Фудань недавно разработали новый метод, который можно использовать для более эффективного переноса металлических электродов на двумерные материалы, что позволит разработать более надежные соединения металл-полупроводник. Этот метод, представленный в статье, опубликованной в Nature Electronics, влечет за собой отслоение массивов металлических электродов от графеновой пластины и их последующую трансферную печать на различных двумерных материалах.

«Впервые в 2013 году мы сообщили, что непрерывные монослои графена могут быть выращены с помощью CVD непосредственно на полупроводниковых поверхностях Ge(001), что значительно отличается от традиционных металлических систем», — сказал Зенгфэн Ди, один из исследователей, проводивших исследование. исследование, рассказал TechXplore. «Из-за изолирующих свойств собственного Ge при температуре ниже 10K мы провели исследование опосредованной графеном сверхпроводимости в гибриде металлических наноостровков/графена на подложке Ge без переноса графена с подложки Ge на подложку SiO 2 . .»

Проводя свое предыдущее исследование, Ди и его коллеги поняли, что металлы, нанесенные на графен, очень легко отслаиваются. Это также относится к титану или никелю, которые обычно очень трудно отделить от обычного кремнеземного субстрата.

В своем недавнем исследовании команда использовала свою технику для осаждения шести различных видов металлов на подложку из графена/Ge-донора в виде пластины. Сюда входят как слабосцепляющиеся металлы, а именно медь, серебро и золото, так и сильно сцепляющиеся металлы, а именно платина, титан и никель.

«Как слабосцепляющиеся металлы, так и сильно сцепляющиеся металлы могут легко расслаиваться», — пояснил Ди. «Наша масштабируемая, универсальная технология переноса металла в масштабе пластины может использоваться для создания ван-дер-ваальсовых контактов между двумерными полупроводниками и трехмерными металлами, которые необходимы для разработки двумерных электронных и оптоэлектронных устройств».

Подход исследователей к интеграции металлических электродов в двумерные материалы состоит из нескольких этапов. Во-первых, требуется нанесение массива металлических электродов на подложку из графена/Ge. Поскольку в графене нет оборванных связей, массив можно легко отделить от поверхности подложки с помощью полимерной пленки.

«После удаления полимерной пленки деионизированной водой трехмерные металлические узоры в виде пластины могут быть перенесены на произвольную цель», — сказал Ди. «По сравнению с предыдущими методами трансферной печати с использованием подложки из кремнезема мы можем перенести любой металл со 100% выходом и масштабировать технологию переноса до размера пластины».

Подход, разработанный Ди и его коллегами, универсален и может быть использован для формирования ван-дер-ваальсовых контактов между различными 2D-полупроводниками и 3D-металлами. В будущем его можно будет использовать для реализации новых типов ван-дер-ваальсовых интегральных схем.

«Предпосылкой для практического серийного производства 2D-устройств является возможность надежного массового производства», — сказал Ди. «Используя метод переноса и печати металлом с помощью графена, мы создали массивы транзисторов MoS 2 , которые демонстрируют одинаковые электрические характеристики и хорошие средние значения соотношения токов включения / выключения, тока включения и подпорогового колебания».

Основываясь на первоначальных тестах, которые они провели, Ди и его коллеги считают, что их подход к переносу металла с помощью графена является надежным решением для крупномасштабного производства интегральных схем на основе 2D-материалов. В своих следующих исследованиях они планируют начать использовать свою методику для разработки конкретных компонентов для электронных и оптоэлектронных устройств, чтобы дополнительно оценить ее эффективность.

«Помимо простого 2D-транзистора, мы используем эту технику для изготовления основных 2D-логических блоков, включая И-ИЛИ, ИЛИ-НЕ и вентиль И», — добавил Ди. «Кроме того, стоимость нашего подхода должна быть дополнительно снижена за счет оптимизации процесса и увеличения возможности повторного использования подложки графен /Ge».

Создан метод трансферной печати для интеграции металлических электродов и 2D-материалов в масштабе пластины



Новости партнеров