Yarı iletkenlerdeki yapısal kusurları büyük ölçeklerde doğrudan görselleştirmek kolay bir iş değildir. Ana mikroskopi teknikleri, sadece birkaç on nanometrelik görüş alanlarıyla sınırlıdır ve çok yüksek vakum, çok düşük sıcaklıklar, karmaşık numune hazırlama ve onları birçok görev için pratik olmayan karmaşık kurulumlar gerektirir. Şimdi, Pekin'deki Çin Bilimler Akademisi'ndeki araştırmacılar, basit ve müdahalesiz bir alternatif geliştirdiler: mekanik, elektrik ve optik özelliklerini anlamayı kolaylaştırarak elektronik cihazların performansını artırabileceğini iddia ettikleri bir ıslak aşındırma tekniği.
Liderliğinde Guangyu Zhang arasında Yoğun Madde Fiziği için Pekin Ulusal Laboratuvarı ve Songshan Gölü Malzeme Laboratuvarı Dongguan'da ekip, yöntemi tipik bir iki boyutlu (2D) yarı iletken, tek katmanlı molibden disülfit (ML–MoS) içindeki yapısal kusurları görselleştirmenin daha basit bir yolu olarak geliştirdi.2). Çalışmada araştırmacılar, yarı iletkendeki yapısal kusurları nanodan mikro boyutlara genişleten ve kusurların optik mikroskop veya atomik kuvvet mikroskobu (AFM) altında gözlemlenmesini kolaylaştıran ıslak bir aşındırma işlemi kullandılar. Dağlama işlemi, malzemeye oda sıcaklığında 2 saniye boyunca ağırlıkça %20'lik bir kalsiyum hipoklorit çözeltisinin uygulanmasını içerir ve kusurlar kimyasal işlemlere nispeten reaktif olduğundan, işlem yalnızca kusurlu bölgeleri etkiler ve ML'nin diğer alanlarını bırakır. MoS2 kafes sağlam.
Üçgen çukurlar ve hendekler
Kusurları büyüttükten sonra, araştırmacılar, farklı ML-MoS türlerinde sırasıyla üçgen çukurlara ve hendeklere dönüşen 0B nokta kusurlarını (kükürt boşlukları gibi) ve 1B tane sınırlarını gözlemleyebildiklerini söylüyorlar.2. Bunlar mekanik olarak pul pul dökülmüş MoS2, CVD ile yetiştirilen ML–MoS2, tek etki alanı ve CVD ile büyütülmüş ML–MoS2 küçük ve büyük tane boyutuna sahip filmler.
Üçgen çukurların sayısı yaklaşık 200 saniye sonra maksimuma ulaştı. Zhang ve meslektaşlarına göre bu, hipoklorit iyonları tarafından aşındırma işleminin doğal kusur bölgelerinde başladığını ve mevcut seçici dağlama tekniklerinin aksine yeni kusurlar oluşturmadığını gösterir. Zaman içinde çukur sayısındaki artışın, farklı kusurların farklı kimyasal tepkimelerinden kaynaklanabileceğini söylüyorlar.
Kusurları doğrudan görselleştirmek için genel teknik
olumsuzluk2 2D geçiş metali dikalkojenitler (2D-TMD'ler) adı verilen bir malzeme sınıfına aittir ve araştırmacılar, kalsiyum hipoklorit solüsyonlarının WSe gibi bu tip diğer malzemeleri aşındırmak için de kullanılabileceğini söylüyorlar.2, Mo Se2ve WS2. Zhang, "Bu, yöntemimizin 2B-TMD'lerdeki kusurları doğrudan görselleştirmek için genel bir teknik olduğunu ve diğer 2B yarı iletkenlere uygulanma potansiyeline sahip olduğunu gösteriyor" diyor.
İlk prensip hesaplamaları yarı iletken kusurlarına ışık tutuyor
“Basit ve invaziv olmayan yöntemimiz, 2D-TMD'lerdeki yapısal kusurları büyük ölçekte doğrudan görselleştirebilir” diye ekliyor. Bu aşındırma tekniğini kullanan ekip, dört tip ML-MoS'nin içsel kusurlarını araştırdı.2filmler ve CVD ile yetiştirilen ML–MoS'nin2tek alan ve ML–MoS2büyük tane boyutuna sahip filmler en düşük kusur yoğunluğuna sahiptir. Bu, araştırmacıların yapısal kusurlar ve performans arasındaki ilişkiyi anlamalarını sağladı.
"2D yarı iletkenlerdeki yapısal kusurların bu şekilde büyük ölçekte görselleştirilmesini yönlendirebilmek, numune kalitesini değerlendirmemize olanak tanıyor ve bizi yüksek kaliteli gofret büyümesine doğru yönlendirmeye yardımcı olabilir" diyor. Fizik dünyası. Ayrıca malzemenin yapısı ile performansı arasındaki ilişkileri tanımlamayı ve böylece pratik uygulamalara yönelik yüksek performanslı 2D cihazlar geliştirmeyi mümkün kılıyor.
Araştırmanın tüm detayları şurada yayınlandı: Çin Fiziği B.
