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二維材料套刻

來源:托托科技(蘇州)有限公司   2024年12月02日 13:44  

二維材料套刻

二維材料指電子僅可在兩個(gè)維度的納米尺度(1-100 nm)上自由運(yùn)動(平面運(yùn)動)的材料,如納米薄膜、超晶格、量子阱等。

 

img1 

多種二維材料示意圖[1]

 

自2004年英國曼徹斯特大學(xué)的兩位物理學(xué)教授利用機(jī)械剝離法成功剝離得到單層石墨烯以來,二維材料由于具有超高的載流子遷移率,以及可調(diào)節(jié)的帶隙、高比表面積和光電特性,在納米電子學(xué)、能源、光電和生物醫(yī)藥等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

 

光刻技術(shù)是目前較為成熟的通過制作器件來研究二維材料電學(xué)性能的方法之一。以下是關(guān)于如何使用光刻的工藝技術(shù)對二維材料進(jìn)行電學(xué)性能研究的簡要介紹

 

1.制備樣品:一般會先制備二維材料薄片,再通過機(jī)械剝離、化學(xué)蝕刻或其他方法將其轉(zhuǎn)移到制備好的基底上。

 

2.設(shè)計(jì)樣品結(jié)構(gòu):首先需要根據(jù)研究需求設(shè)計(jì)出合理的樣品結(jié)構(gòu),包括金屬電極的設(shè)計(jì)、二維材料的定位等,通常在設(shè)計(jì)的時(shí)候需要參考具體實(shí)驗(yàn)條件和需要測量的性能參數(shù)。


3.進(jìn)行光刻:在樣品上旋涂光刻膠,對準(zhǔn)樣品后使用光刻機(jī)將設(shè)計(jì)好的圖案,如電極,轉(zhuǎn)移到光刻膠上,以正膠為例,顯影后曝光的圖案會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)脫落。


4.金屬沉積:使用電子束蒸發(fā)或磁控濺射等方法在暴露的二維材料區(qū)域進(jìn)行金屬沉積或腐蝕操作,使其產(chǎn)生金屬電極。


5.性能研究:制備好的樣品可由測試儀器進(jìn)行電學(xué)性能研究,例如光電子輸運(yùn)器件或場效應(yīng)晶體管,通過這些樣品可以測量二維材料的電阻、電容等性能參數(shù)。


托托科技研發(fā)生產(chǎn)的無掩膜版紫外光刻機(jī),通過數(shù)字化方式,將圖案加載于DMD(數(shù)字微鏡器件)上,再投影至光刻膠上進(jìn)行微納器件的加工。它既支持CAD軟件的精確光刻圖形繪制,也支持直接在二維材料顯微觀測界面中直接進(jìn)行圖形繪制。因此,托托科技的無掩膜光刻機(jī)為客戶繪制常規(guī)二維材料電極圖形提供了一種更為便捷的方式。


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使用CAD軟件繪制電極圖 二維材料為碲化鉬MoTe2材料

 

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使用光刻機(jī)對準(zhǔn)樣品圖

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顯影后樣品圖

 

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剝離后樣品圖

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