使用碳納米管晶體管 科研人員構(gòu)筑目前最大MXene功能陣列
發(fā)布日期： 2022-03-16 15:00:53 來(lái)源： 中國(guó)科學(xué)報(bào)
在電子和光電器件中，二維過(guò)渡金屬碳化物和氮化物MXene被公認(rèn)為具有重要應(yīng)用潛力。中國(guó)科學(xué)院金屬研究所(以下簡(jiǎn)稱金屬所)沈陽(yáng)材料科學(xué)國(guó)家研究中心的科研人員與國(guó)內(nèi)多家單位科研團(tuán)隊(duì)合作，提出一種具有微米級(jí)分辨率的晶圓級(jí)MXene薄膜圖案化方法，并構(gòu)筑了1024高像素密度光電探測(cè)器陣列。日前，相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《先進(jìn)材料》(Advanced Materials)。
科研人員發(fā)現(xiàn)，此前已報(bào)道的MXene薄膜的圖案化方法難以兼顧效率、分辨率和與主流硅工藝的兼容性。比如，電子束光刻法可以實(shí)現(xiàn)較高的圖案分辨率，但效率較低，不適用于大面積圖案化;直接寫入、激光蝕刻和噴墨印刷等其他圖案化方法速度較快，但通常缺乏足夠的分辨率。
為此，金屬所科研團(tuán)隊(duì)聯(lián)合南京大學(xué)、燕山大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所等單位研究人員，對(duì)Ti3C2Tx溶液離心工藝和襯底親水性進(jìn)行優(yōu)化后，采用旋涂法制備了4英寸MXene薄膜，并通過(guò)優(yōu)化半導(dǎo)體光刻和干法刻蝕工藝實(shí)現(xiàn)了晶圓級(jí)MXene薄膜的圖案化，精度達(dá)到2微米。
基于上述研究基礎(chǔ)并結(jié)合硅(Si)的光電性能，科研團(tuán)隊(duì)制備了MXene/Si肖特基結(jié)光電探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)高達(dá)7.73×1014Jones的探測(cè)度以及6.22×106的明暗電流比，為目前所報(bào)道的MXene光電探測(cè)器的最高性能。使用碳納米管晶體管作為選通開關(guān)，科研人員制備了1晶體管-1探測(cè)器(1T1P)的像素單元，并成功構(gòu)筑目前最大的MXene功能陣列。
據(jù)悉，該工作將促進(jìn)兼容主流半導(dǎo)體工藝的大規(guī)模高性能MXene電子學(xué)的發(fā)展。(作者：沈春蕾)
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