::: reklama@pbprog.kz
::: editor@pbprog.kz
::: webmaster@pbprog.kz
Разработан новый метод интеграции двумерных полупроводников с диэлектрическими материалами
Двумерные (2D) полупроводниковые материалы могут позволить создавать более компактные, но при этом высокопроизводительные электронные компоненты, тем самым способствуя развитию различных устройств. Несмотря на значительные успехи в синтезе 2D-полупроводников с улучшенными электронными свойствами, их чистый перенос на подложки и надёжная интеграция в реальные устройства до сих пор оставались сложной задачей.
Исследователи из Пекинского университета, Пекинского института графена и других институтов в Китае недавно разработали новый метод интеграции двумерных полупроводников с диэлектрическими материалами, которые являются изоляторами и помогают контролировать поток электрического заряда в устройствах. Их подход, описанный в статье, опубликованной в Nature Electronics, предполагает эпитаксиальный рост ультратонкой диэлектрической плёнки на покрытой графеном поверхности меди, что впоследствии позволяет переносить её на различные подложки с минимальными дефектами.
«Статья появилась в результате осознания постоянных проблем, связанных с интеграцией двумерных материалов, таких как графен, в микроэлектронные устройства», — сообщили Tech Xplore Чжунфань Лю, Ли Линь и Яньфэн Чжан, авторы статьи.
«Традиционные методы переноса с использованием полимерных подложек часто приводят к химическому загрязнению, механическому напряжению и дефектам на границе раздела, которые ухудшают работу устройства. Таким образом, наше исследование было направлено на разработку комплексного процесса в масштабе пластины, который позволяет преодолеть эти проблемы, сохраняя внутренние свойства графена и обеспечивая чистый, хорошо контролируемый интерфейс во время переноса и инкапсуляции.»
Чтобы продемонстрировать свой новый метод, Лин и его коллеги сначала синтезировали монокристаллический диэлектрик, а именно оксид сурьмы (Sb2O3). Затем они нанесли этот диэлектрик на графен, выращенный на подложке Cu(111).
«Сначала на графен эпитаксиально выращивается плёнка Sb2O3 методом вакуумного термического испарения, — объяснил Лин. — Затем медь предварительно обрабатывают водно-этаноловой смесью для формирования тонкого оксидного слоя, который снижает адгезию между графеном и медью. Диэлектрический слой не только поддерживает перенос, но и служит encapsulating-слоем, тем самым защищая его от загрязнения и механических повреждений».
Примечательно, что исследователи показали, что этот процесс позволяет надёжно переносить 4-дюймовую пластину графена на целевые подложки с минимальными дефектами. В будущем это может открыть новые возможности для разработки новой электроники, сочетающей двумерные полупроводники с диэлектрическими материалами.
«Мы осуществили неповреждённую передачу 4-дюймовой графеновой пластины с сохранением внутренних электрических свойств (средняя подвижность носителей заряда около 14 000 см2 В-1 с-1) и интегрировали её с монокристаллическим диэлектриком Sb2O3, — сказал Лин. — Примечательно, что наш метод обеспечивает превосходную однородность устройства и долгосрочную стабильность с минимальными колебаниями характеристик даже после длительного воздействия воздуха».