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石墨烯輔助金屬轉(zhuǎn)移技術(shù)成功率達到100% 晶圓級范德華接觸陣列研究獲進展
2022年05月24日 13:39:45 來源：化工儀器網(wǎng) 點擊量：4447

研究中的石墨烯輔助金屬轉(zhuǎn)移技術(shù)提供了一個可靠的制造晶圓級范德華金屬-半導(dǎo)體接觸的平臺，有望應(yīng)用于高性能電子和光電子器件的開發(fā)。

　　【化工儀器網(wǎng) 項目成果】二維范德華材料是一大類具有多種電子性質(zhì)的材料，這種多樣性能夠互相結(jié)合組成具有新特性和潛在應(yīng)用的異質(zhì)結(jié)構(gòu)。范德華半導(dǎo)體的出現(xiàn)，具有能在晶圓尺度上均勻生長并高保真地轉(zhuǎn)移到任意襯底上的能力，為在人工堆疊結(jié)構(gòu)中合理設(shè)計電子和光子色散開辟了新的途徑?；谛陆Y(jié)構(gòu)和新原理的二維半導(dǎo)體器件展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景，有望解決硅基器件在極限尺寸下面臨的問題。
 
　　隨著集成電路逐步進入非硅時代，開發(fā)適用于二維材料的半導(dǎo)體先進制程工藝需求頗為迫切。然而，二維材料原子級厚度使其在半導(dǎo)體先進制程中顯得過分脆弱。特別在金屬電極生長工藝中，濺射離子轟擊、殘留化學(xué)污染、較高工藝溫度等因素均易對二維材料造成損傷或無意摻雜，形成非理想金屬/二維半導(dǎo)體界面，使二維半導(dǎo)體器件實際性能與預(yù)期性能存在差異。因此，針對高性能二維半導(dǎo)體器件研制，亟需發(fā)展一種具有普適性的電極制作工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)任意金屬與二維材料的高質(zhì)量歐姆或肖特基接觸。
 
　　中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所信息功能材料國家重點實驗室狄增峰研究團隊，以鍺基石墨烯晶圓作為預(yù)沉積襯底生長金屬電極陣列，并利用石墨烯與金屬之間較弱的范德華作用力，實現(xiàn)了任意金屬電極陣列(如銅、銀、金、鉑、鈦和鎳)無損轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移成功率達到100%，轉(zhuǎn)移面積達到4英寸。原子力顯微鏡、截面掃描透射電鏡證明了剝離后的金屬表面呈現(xiàn)無缺陷的原子級平整。
 
　　銅、銀、金、鉑、鈦和鎳六種金屬電極陣列均可以轉(zhuǎn)印至二硫化鉬(MoS2)溝道材料上，形成理想的金屬/半導(dǎo)體界面，并觀測到理論預(yù)測下的肖特基勢壘高度調(diào)控行為。研究團隊進一步通過選擇功函數(shù)匹配的金屬電極，制備出低接觸電阻的MoS2晶體管器件陣列。MoS2晶體管器件陣列具有良好的性能一致性，開關(guān)比超過106。
 
　　研究中的石墨烯輔助金屬轉(zhuǎn)移技術(shù)提供了一個可靠的制造晶圓級范德華金屬-半導(dǎo)體接觸的平臺，有望應(yīng)用于高性能電子和光電子器件的開發(fā)。相關(guān)研究成果以Graphene-assisted metal transfer printing for wafer-scale integration of metal electrodes and two-dimensional materials為題，發(fā)表在《自然-電子學(xué)》(Nature Electronics)上。
 

 
　　(資料來源：上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所)
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