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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 來源： 中國科學(xué)報

在電子和光電器件中，二維過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。中國科學(xué)院金屬研究所(以下簡稱金屬所)沈陽材料科學(xué)國家研究中心的科研人員與國內(nèi)多家單位科研團隊合作，提出一種具有微米級分辨率的晶圓級MXene薄膜圖案化方法，并構(gòu)筑了1024高像素密度光電探測器陣列。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，金屬所科研團隊聯(lián)合南京大學(xué)、燕山大學(xué)、中國科學(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，并通過優(yōu)化半導(dǎo)體光刻和干法刻蝕工藝實現(xiàn)了晶圓級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，科研團隊制備了MXene/Si肖特基結(jié)光電探測器，實現(xiàn)高達(dá)7.73×1014Jones的探測度以及6.22×106的明暗電流比，為目前所報道的MXene光電探測器的最高性能。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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