Neposredna vizualizacija strukturnih napak v polprevodnikih v velikih merilih ni lahka naloga. Glavne mikroskopske tehnike so omejene na vidna polja, ki merijo le nekaj deset nanometrov, in zahtevajo ultravisok vakuum, ultranizke temperature, zapleteno pripravo vzorcev in zapletene nastavitve, zaradi katerih so nepraktične za številne naloge. Zdaj so raziskovalci na Kitajski akademiji znanosti v Pekingu razvili preprosto in neinvazivno alternativo: tehniko mokrega jedkanja, za katero trdijo, da bi lahko izboljšala delovanje elektronskih naprav tako, da bi olajšala razumevanje njihovih mehanskih, električnih in optičnih lastnosti.
Voden z Guangyu Zhang od Pekinški nacionalni laboratorij za fiziko kondenzirane snovi in Laboratorij za materiale Songshan-Lake v Dongguanu je ekipa razvila metodo kot enostavnejši način vizualizacije strukturnih napak v tipičnem dvodimenzionalnem (2D) polprevodniku, enoplastnem molibdenovem disulfidu (ML–MoS).2). Pri delu so raziskovalci uporabili postopek mokrega jedkanja, ki je strukturne napake v polprevodniku povečal od nano do mikro velikosti, zaradi česar je bilo napake lažje opazovati pod optičnim mikroskopom ali mikroskopom na atomsko silo (AFM). Postopek jedkanja vključuje nanašanje raztopine 2% utežnega deleža kalcijevega hipoklorita na material za 20 sekund pri sobni temperaturi, in ker so napake relativno reaktivne na kemične obdelave, postopek vpliva samo na poškodovana mesta, ostala področja ML– MoS2 rešetka nedotaknjena.
Trikotne jame in jarki
Potem ko so napake povečali, raziskovalci pravijo, da so lahko opazili 0D točkovne napake (kot so prazna mesta žvepla) in 1D meje zrn, ki so se spremenile v trikotne jame oziroma jarke v različnih vrstah ML–MoS.2. To so bili mehansko odluščeni MoS2, ML–MoS, ki nastane zaradi KVB2, enodomeno in ML–MoS, vzgojeno s CVD2 filmi z majhno in veliko velikostjo zrn.
Število trikotnih jam je doseglo svoj maksimum po približno 200 sekundah. Po mnenju Zhanga in sodelavcev to kaže, da se postopek jedkanja s hipokloritnimi ioni začne na inherentnih mestih napak in ne ustvarja novih napak, za razliko od obstoječih tehnik selektivnega jedkanja. Povečanje števila jamic skozi čas lahko izhaja iz različne kemične reaktivnosti različnih napak, pravijo.
Splošna tehnika za neposredno vizualizacijo napak
MoS2 spada v razred materialov, imenovanih 2D dihalkogenidi prehodnih kovin (2D–TMD), in raziskovalci pravijo, da je njihovo raztopino kalcijevega hipoklorita mogoče uporabiti tudi za jedkanje drugih materialov te vrste, kot je WSe2, MoSe2in WS2. "To kaže, da je naša metoda splošna tehnika za neposredno vizualizacijo napak v 2D-TMD in ima potencial za uporabo pri drugih 2D polprevodnikih," pravi Zhang.
Izračuni prvih principov osvetljujejo polprevodniške napake
"Naša preprosta in neinvazivna metoda lahko neposredno vizualizira strukturne napake v 2D-TMD v velikem obsegu," dodaja. Z uporabo te tehnike jedkanja je ekipa raziskala intrinzične napake štirih vrst ML-MoS2filme in ugotovili, da ML–MoS, ki ga gojijo KVB2ena domena in ML–MoS2filmi z veliko velikostjo zrn imajo najmanjšo gostoto napak. To je raziskovalcem omogočilo razumevanje razmerja med strukturnimi napakami in zmogljivostjo.
"Zmožnost neposredne vizualizacije strukturnih napak v 2D polprevodnikih v velikem obsegu na ta način nam omogoča oceno kakovosti vzorca in nas lahko vodi do visokokakovostne rasti rezin," pravi. Svet fizike. Omogoča tudi prepoznavanje razmerij med strukturo materiala in njegovo zmogljivostjo ter tako razvoj visoko zmogljivih 2D naprav za praktične aplikacije, dodaja.
Vse podrobnosti raziskave so objavljene v Kitajska fizika B.
