Pitkän kantaman puolijohdeviat tulevat näkyviin

Puolijohteiden rakenteellisten vikojen visualisointi suuressa mittakaavassa ei ole helppoa. Tärkeimmät mikroskopiatekniikat rajoittuvat vain muutaman kymmenen nanometrin mittaisiin näkökenttiin, ja ne vaativat erittäin suurta tyhjiötä, erittäin alhaisia ​​lämpötiloja, monimutkaista näytteen valmistelua ja monimutkaisia ​​asetuksia, jotka tekevät niistä epäkäytännöllisiä moniin tehtäviin. Nyt Kiinan tiedeakatemian tutkijat Pekingissä ovat kehittäneet yksinkertaisen ja ei-invasiivisen vaihtoehdon: märkäetsaustekniikan, jonka he väittävät voivan parantaa elektronisten laitteiden suorituskykyä helpottamalla niiden mekaanisten, sähköisten ja optisten ominaisuuksien ymmärtämistä.

Led Guangyu Zhang että Pekingin kansallinen kondensoidun aineen fysiikan laboratorio ja Songshan-Lake Materials Laboratory Dongguanissa tiimi kehitti menetelmän yksinkertaisempana tapana visualisoida rakenteellisia vikoja tyypillisessä kaksiulotteisessa (2D) puolijohteessa, yksikerroksisessa molybdeenisulfidissa (ML-MoS).₂). Työssä tutkijat käyttivät märkäetsausprosessia, joka suurensi puolijohteen rakenteelliset viat nanokokoisista mikrokokoihin, mikä helpotti vikojen havaitsemista optisella mikroskoopilla tai atomivoimamikroskoopilla (AFM). Syövytysprosessissa materiaaliin levitetään 2 painoprosenttista kalsiumhypokloriittiliuosta 20 sekunnin ajan huoneenlämmössä, ja koska viat ovat suhteellisen reaktiivisia kemiallisiin käsittelyihin, prosessi vaikuttaa vain viallisiin kohtiin, jättäen ML- muihin alueisiin. MoS₂ ristikko ehjänä.

Kolmion muotoiset kuopat ja kaivannot

Tehtyään vikoja suuremmiksi tutkijat kertovat pystyneensä havaitsemaan 0D-pistevirheitä (kuten rikkivapaita paikkoja) ja 1D-raerajoja, jotka muuttuivat kolmion muotoisiksi kaivoiksi ja kaivauksiksi, vastaavasti, eri tyyppisissä ML–MoS:issä.₂. Nämä olivat mekaanisesti kuorittuja MoS₂, CVD:llä kasvatettu ML–MoS₂, yksittäinen verkkotunnus ja CVD:llä kasvatettu ML–MoS₂ kalvot, joissa on pieni ja suuri raekoko.

Kolmiomaisten kuoppien määrä saavutti maksiminsa noin 200 sekunnin jälkeen. Zhangin ja kollegoiden mukaan tämä osoittaa, että hypokloriitti-ionien syövytysprosessi alkaa luontaisissa vikakohdissa eikä synnytä uusia vikoja, toisin kuin olemassa olevat selektiiviset syövytystekniikat. Kuoppien määrän lisääntyminen ajan myötä voi johtua erilaisten vikojen erilaisesta kemiallisesta reaktiivisuudesta, he sanovat.

Yleinen tekniikka vikojen havaitsemiseen suoraan

merten₂ kuuluu materiaaliluokkaan, jota kutsutaan 2D-siirtymämetallidikalkogenideiksi (2D-TMD:t), ja tutkijoiden mukaan niiden kalsiumhypokloriittiliuosta voidaan käyttää myös muiden tämäntyyppisten materiaalien, kuten WSe:n, syövytykseen.₂, MoSe₂, ja WS₂. "Tämä osoittaa, että menetelmämme on yleinen tekniikka 2D-TMD-virheiden visualisoimiseksi suoraan, ja sitä voidaan soveltaa muihin 2D-puolijohteisiin", Zhang sanoo.

"Yksinkertainen ja ei-invasiivinen menetelmämme voi visualisoida suoraan 2D-TMD:iden rakenteelliset viat suuressa mittakaavassa", hän lisää. Tätä etsaustekniikkaa hyödyntäen ryhmä tutki neljän ML-MoS-tyypin luontaisia ​​vikoja.₂elokuvia ja havaitsi, että CVD:llä kasvatettu ML-MoS₂yksi verkkotunnus ja ML–MoS₂kalvoilla, joilla on suuri raekoko, on pienin virhetiheys. Tämä auttoi tutkijoita ymmärtämään rakenteellisten vikojen ja suorituskyvyn välistä suhdetta.

"2D-puolijohteiden rakenteellisten vikojen visualisointi suuressa mittakaavassa tällä tavalla mahdollistaa näytteiden laadun arvioinnin ja voi auttaa meitä ohjaamaan meitä kohti korkealaatuista kiekkojen kasvua", hän kertoo. Fysiikan maailma. Se mahdollistaa myös materiaalin rakenteen ja suorituskyvyn välisten suhteiden tunnistamisen ja siten tehokkaiden 2D-laitteiden kehittämisen käytännön sovelluksiin, hän lisää.

Täydelliset tiedot tutkimuksesta julkaistaan Kiinalainen fysiikka B.