|
在美国能源部能源科学办公室的支持下，美国纽约大学（NYU）Tandon工程学院教授Elisa Riedo带领一个国际研究团队，展示了一种基于热扫描探针光刻技术（t-SPL）的新型方法，在过渡金属二氢化钼（MoS2）的单原子层上制造最先进的p-n结。名为《MoS2中双极导电性的空间缺陷纳米工程》的研究成果发表在《自然通信》上。 图解：扫描探针的尖端，通过流动电流（I）加热，在二维半导体MoS2上进行“草图刻蚀”（Etch-a-Sketching），在这个0.65nm厚的原子层上实现了最先进的p-n纳米结。 研究背景 任何手机、电脑、电子设备，甚至太阳能电池，都是由二极管组成。二维半导体新材料只有一个原子厚，在电子和光电子行业以及物联网设备中都展现出光明前景。但二维材料在工业领域广泛应用的一大障碍，是二极管的核心组成—“p-n结”的可微缩性和坚固性的纳米制造难题尚未解决。 研究团队 包括来自纽约市立大学（CUNY）、米兰理工大学（Politecnico di Milano）、伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校（University of Illinois Urbana-Champaign）、宾夕法尼亚大学（University of Pennsylvania）和意大利国家研究委员会（CNR）的研究人员。 研究进展 为了产生“p-n结”，需要对半导体进行掺杂。纽约大学Tandon电气和计算机工程教授Riedo和Davood Shahrjerdy表明，通过将t-SPL与缺陷纳米工程相结合，有可能获得MoS2的纳米级分辨率双极掺杂，产生n型和p型传导，可以很容易地扩展到其他二维半导体。 作为研究的一部分，该团队使用加热到200摄氏度以上的探针，将t-SPL与流通式反应气室整合在一起，实现了对单层MoS2中缺陷的局部热激活的独特纳米级控制。根据局部加热过程中使用的气体，缺陷模式可以按需产生p型或n型电导率。通过X射线光电子能谱、透射电子显微镜和密度函数理论，在分子水平上阐明了掺杂和缺陷形成机制。 技术优势 Riedo说：“在之前的研究中，我们表明t-SPL在MoS2上制造金属电极的性能优于电子束光刻和其他标准方法，由于t-SPL不需要标记或真空，这一进步也可以降低制造成本。”随着这次在二维半导体双极掺杂方面的连续成功，t-SPL现在能够同时提供掺杂物图案和芯片制造，这将迅速推动材料科学和芯片设计的发展。来自苏黎世IBM公司的Armin Knoll说：“很高兴看到t-SPL技术如何利用二维材料制造功能晶体管器件，包括控制掺杂水平”。他和Riedo是t-SPL的先驱之一。 https:///news/2020-07-etch-a-sketch-critical-p-n-nano-junctions-d.html |
|
|
