A félvezetők szerkezeti hibáinak közvetlen megjelenítése nagy léptékben nem könnyű feladat. A főbb mikroszkópos technikák néhány tíz nanométeres látómezőre korlátozódnak, és ultramagas vákuumot, ultraalacsony hőmérsékletet, bonyolult minta-előkészítést és olyan összetett beállításokat igényelnek, amelyek sok feladathoz nem praktikusak. A pekingi Kínai Tudományos Akadémia kutatói most egy egyszerű és nem invazív alternatívát fejlesztettek ki: egy nedves maratási technikát, amely állításuk szerint javíthatja az elektronikus eszközök teljesítményét azáltal, hogy könnyebben megértheti mechanikai, elektromos és optikai tulajdonságaikat.
Által vezetett Guangyu Zhang az Pekingi Nemzeti Kondenzált Anyagfizikai Laboratórium és a Songshan-Lake Materials Laboratory Dongguanban a csapat kidolgozta a módszert a szerkezeti hibák egyszerűbb megjelenítésére egy tipikus kétdimenziós (2D) félvezető, egyrétegű molibdén-diszulfidban (ML-MoS).2). A munka során a kutatók nedves maratási eljárást alkalmaztak, amely a félvezető szerkezeti hibáit nano-ról mikroméretűre növelte, így a hibák optikai mikroszkóppal vagy atomerőmikroszkóppal (AFM) könnyebben megfigyelhetők voltak. A maratási folyamat során 2 tömegszázalékos kalcium-hipoklorit oldatot viszünk fel az anyagra 20 másodpercig szobahőmérsékleten, és mivel a hibák viszonylag reakcióképesek a kémiai kezelésekre, a folyamat csak a hibás helyeket érinti, így az ML- más területei maradnak. MoS2 rács ép.
Háromszög alakú gödrök és árkok
Miután a hibákat nagyobbra növelték, a kutatók azt mondják, hogy képesek voltak megfigyelni a 0D ponthibákat (például a kén üresedéseit) és az 1D szemcsehatárokat, amelyek háromszög alakú gödrökké, illetve árkokká alakultak a különböző típusú ML–MoS-ben.2. Ezek mechanikusan hámozott MoS voltak2, CVD-n termesztett ML–MoS2, egydomain és CVD által termesztett ML–MoS2 kis és nagy szemcseméretű fóliák.
A háromszög alakú gödrök száma nagyjából 200 másodperc után érte el maximumát. Zhang és munkatársai szerint ez azt jelzi, hogy a hipoklorit-ionok maratási folyamata a belső hibahelyeken indul be, és nem hoz létre új hibákat, ellentétben a meglévő szelektív maratási technikákkal. A gödrök számának időbeli növekedése a különböző hibák eltérő kémiai reakcióképességéből fakadhat – mondják.
Általános technika a hibák közvetlen megjelenítésére
tengeri gyorsforgalmi utak2 a 2D átmenetifém-dikalkogenideknek (2D-TMD) nevezett anyagok osztályába tartozik, és a kutatók szerint kalcium-hipoklorit oldatuk más ilyen típusú anyagok, például a WSe maratására is alkalmas.2, MoSe2és WS2. "Ez azt jelzi, hogy módszerünk egy általános technika a 2D-TMD-k hibáinak közvetlen megjelenítésére, és más 2D-s félvezetőkre is alkalmazható" - mondja Zhang.
Az első elvek számításai rávilágítanak a félvezető hibákra
"Egyszerű és nem invazív módszerünk közvetlenül képes megjeleníteni a 2D-TMD-k szerkezeti hibáit nagy léptékben" - teszi hozzá. Ezzel a maratási technikával a csapat négyféle ML–MoS belső hibáját vizsgálta.2filmeket, és megállapították, hogy a CVD-vel termesztett ML–MoS2egyetlen domain és ML–MoS2a nagy szemcseméretű fóliák a legkisebb hibasűrűséggel rendelkeznek. Ez lehetővé tette a kutatóknak, hogy megértsék a szerkezeti hibák és a teljesítmény közötti kapcsolatot.
„A 2D-s félvezetők szerkezeti hibáinak nagy léptékű megjelenítésének lehetősége lehetővé teszi számunkra a minta minőségének felmérését, és segíthet eligazodni a jó minőségű szelet növekedése felé” – mondja. Fizika Világa. Lehetővé teszi továbbá az anyag szerkezete és teljesítménye közötti összefüggések azonosítását, és így nagy teljesítményű 2D-s eszközök fejlesztését a gyakorlati alkalmazások felé – teszi hozzá.
A kutatás teljes részletei a következő számban jelentek meg Kínai fizika B.
