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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：4397
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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