بڑے پیمانے پر سیمی کنڈکٹرز میں ساختی نقائص کو براہ راست دیکھنا کوئی آسان کام نہیں ہے۔ مائکروسکوپی کی اہم تکنیک صرف چند دسیوں نینو میٹرز کی پیمائش کرنے والے نقطہ نظر کے شعبوں تک محدود ہیں، اور ان کے لیے انتہائی ہائی ویکیوم، انتہائی کم درجہ حرارت، پیچیدہ نمونے کی تیاری اور پیچیدہ سیٹ اپ کی ضرورت ہوتی ہے جو انہیں بہت سے کاموں کے لیے ناقابل عمل بنا دیتے ہیں۔ اب، بیجنگ میں چائنیز اکیڈمی آف سائنسز کے محققین نے ایک سادہ اور غیر جارحانہ متبادل تیار کیا ہے: ایک گیلی اینچنگ تکنیک جس کا وہ دعویٰ کرتے ہیں کہ الیکٹرانک آلات کی میکینیکل، برقی اور نظری خصوصیات کو سمجھنا آسان بنا کر ان کی کارکردگی کو بہتر بنا سکتی ہے۔
کی طرف سے قیادت گوانگیو ژانگ کی بیجنگ نیشنل لیبارٹری برائے کنڈینسڈ میٹر فزکس اور سونگشن لیک میٹریلز لیبارٹری ڈونگ گوان میں، ٹیم نے ایک عام دو جہتی (2D) سیمی کنڈکٹر، monolayer molybdenum disulphide (ML–MoS) میں ساختی نقائص کو دیکھنے کے ایک آسان طریقہ کے طور پر طریقہ تیار کیا۔2)۔ کام میں، محققین نے گیلے اینچنگ کے عمل کا استعمال کیا جس نے سیمی کنڈکٹر میں ساختی نقائص کو نینو- سے مائیکرو سائز تک بڑھا دیا، جس سے نقائص کو آپٹیکل مائکروسکوپ یا اٹامک فورس مائکروسکوپ (AFM) کے تحت مشاہدہ کرنا آسان ہو گیا۔ اینچنگ کے عمل میں 2% کیلشیم ہائپوکلورائٹ کے محلول کو وزن کے حساب سے کمرے کے درجہ حرارت پر 20 سیکنڈ کے لیے لاگو کرنا شامل ہے، اور چونکہ نقائص کیمیائی علاج کے لیے نسبتاً رد عمل ہیں، اس لیے یہ عمل صرف عیب دار جگہوں کو متاثر کرتا ہے، جس سے ML- کے دیگر علاقوں کو چھوڑ دیا جاتا ہے۔ MoS2 جالی برقرار ہے.
سہ رخی گڑھے اور خندق
نقائص کو بڑا کرنے کے بعد، محققین کا کہنا ہے کہ وہ 0D پوائنٹ کے نقائص (جیسے سلفر کی خالی جگہیں) اور 1D اناج کی حدود کا مشاہدہ کرنے کے قابل تھے جو بالترتیب تکونی گڑھوں اور خندقوں میں تبدیل ہو گئے، ML–MoS کی مختلف اقسام میں۔2. یہ میکانکی طور پر Exfoliated MoS تھے۔2، CVD سے تیار کردہ ML–MoS2، سنگل ڈومین اور CVD سے تیار کردہ ML–MoS2 چھوٹے اور بڑے اناج کے سائز کے ساتھ فلمیں.
تکونی گڑھوں کی تعداد تقریباً 200 سیکنڈ کے بعد اپنی زیادہ سے زیادہ تک پہنچ گئی۔ ژانگ اور ساتھیوں کے مطابق، یہ اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ ہائپوکلورائٹ آئنوں کے ذریعے اینچنگ کا عمل موروثی نقائص کی جگہوں پر شروع ہوتا ہے اور موجودہ منتخب اینچنگ تکنیکوں کے برعکس نئے نقائص پیدا نہیں کرتا ہے۔ ان کا کہنا ہے کہ وقت کے ساتھ گڑھوں کی تعداد میں اضافہ مختلف نقائص کے مختلف کیمیائی رد عمل سے پیدا ہو سکتا ہے۔
نقائص کو براہ راست دیکھنے کے لیے عمومی تکنیک
ریاستمنتری2 مواد کی ایک کلاس سے تعلق رکھتا ہے جسے 2D ٹرانزیشن میٹل ڈیچلکوجینائیڈز (2D–TMDs) کہا جاتا ہے، اور محققین کا کہنا ہے کہ ان کے کیلشیم ہائپوکلورائٹ محلول کو بھی اس قسم کے دیگر مواد کو کھینچنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے جیسے کہ WSe2, MoSe2، اور ڈبلیو ایس2. "اس سے ظاہر ہوتا ہے کہ ہمارا طریقہ 2D – TMDs میں نقائص کو براہ راست دیکھنے کے لیے ایک عمومی تکنیک ہے اور اس میں دیگر 2D سیمی کنڈکٹرز پر لاگو ہونے کی صلاحیت ہے،" ژانگ کہتے ہیں۔
پہلے اصولوں کا حساب سیمی کنڈکٹر کے نقائص پر روشنی ڈالتا ہے۔
"ہمارا سادہ اور غیر حملہ آور طریقہ 2D – TMDs میں ساختی نقائص کو بڑے پیمانے پر براہ راست دیکھ سکتا ہے،" وہ مزید کہتے ہیں۔ اس اینچنگ تکنیک کو استعمال کرتے ہوئے، ٹیم نے ML-MoS کی چار اقسام کے اندرونی نقائص کی چھان بین کی۔2فلمیں اور پتہ چلا کہ CVD سے تیار کردہ ML–MoS2سنگل ڈومین اور ML–MoS2بڑے اناج کے سائز والی فلموں میں خرابی کی کثافت کم ہوتی ہے۔ اس نے محققین کو ساختی نقائص اور کارکردگی کے درمیان تعلق کو سمجھنے کے قابل بنایا۔
"اس طرح بڑے پیمانے پر 2D سیمی کنڈکٹرز میں ساختی نقائص کو براہ راست دیکھنے کے قابل ہونا ہمیں نمونے کے معیار کا اندازہ لگانے کی اجازت دیتا ہے اور اعلی معیار کے ویفر کی ترقی کی طرف ہماری رہنمائی کرنے میں مدد کر سکتا ہے،" وہ بتاتا ہے۔ طبیعیات کی دنیا. انہوں نے مزید کہا کہ یہ مواد کی ساخت اور اس کی کارکردگی کے درمیان تعلقات کی نشاندہی کرنا بھی ممکن بناتا ہے، اور اس طرح عملی ایپلی کیشنز کے لیے اعلیٰ کارکردگی والے 2D آلات تیار کرنا۔
تحقیق کی مکمل تفصیلات میں شائع کی گئی ہیں۔ چینی طبیعیات B.
