两步方法的黑磷片变薄gydF4y2Ba

在最近的一项研究发表在杂志上gydF4y2Ba亚博网站下载,研究人员开发出一种温和的两步过程薄黑磷(BP)片,可用于高性能的半导体器件。gydF4y2Ba

研究:gydF4y2Ba研究黑磷特性使用两步细化方法gydF4y2Ba。图片来源:remotevfx.com/Shutterstock.comgydF4y2Ba

第一步涉及使用低强度紫外线臭氧(UVO)辐射氧化机械剥落了BP片后跟一个氩等离子体(Ar)治疗,去除氧化层和BP片变薄。在第二步中,BP片变薄是退火,以减少表面杂质和缺陷,标明辐射和基于“增大化现实”技术治疗。gydF4y2Ba

由于低损伤和有效控制BP片厚度、场效应晶体管等电子半导体器件表现出更高的效率。gydF4y2Ba

BP片及其应用gydF4y2Ba

BP片是一种最有前途的二维半导体材料表现出属性如thickness-dependent能带,非凡的热电性能,较亚博网站下载高的载流子迁移率,增强光电特性以及改善生物医学性能。gydF4y2Ba

然而,缺乏一个合适的低成本和节能薄膜制造工艺和表面降解后稀释过程限制了其实际应用。稀释过程用于BP片包括湿化学和热处理,导电原子力显微镜阳极氧化和电子束雕刻,和热氧化和等离子治疗。gydF4y2Ba

原理图的稀疏BP薄片的过程。轻微UVO辐射引入氧化BP片,和氩等离子体被用来消除残留。图片来源:陆,Q et al .,材料亚博网站下载gydF4y2Ba

UVO辐射是一种广泛使用的热氧化过程由于形成更稳定的英国石油(BP)表面,而基于“增大化现实”技术的等离子治疗用于去除氧化残留物,但这两个过程影响电子设备的性能由于表面缺陷的形成,和随后的软弱表面氧化。gydF4y2Ba

简单UVO辐射和Ar等离子治疗是不足以实现稳定的剥落了BP片变薄率,二次退火过程可以合并。gydF4y2Ba

关于这项研究gydF4y2Ba

在这项研究中,研究人员们就首次从机械采购BP薄片剥落散装BP水晶的透明胶带。获得BP片被暴露于低强度UVO 50瓦的辐射导致BP片变薄率约2海里/分钟由于臭氧氧化没有直接轰炸。gydF4y2Ba

随后,介绍了一个基于“增大化现实”技术的大气等离子体束用反应离子刻蚀(RIE)设备最高表面去除氧化渣的BP,后跟一个300°C退火过程在氮(N为1分钟app亚博体育gydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba})气氛,消除界面缺陷。gydF4y2Ba

随后,BP片变薄是使用光学显微镜、原子力显微镜(AFM)在开发模式中,拉曼光谱仪的激发波长514 nm,和x射线光电能谱(XPS)分析BP片的结合能。最后,他们被用来制作一种场效应晶体管(FET)的表演是在真空条件下校准使用半导体参数分析仪。gydF4y2Ba

光学机械剥落了英国石油公司的形象片治疗紫外线辐射在不同的时间和300°C N退火gydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}气氛(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BahgydF4y2Ba)。酒吧是5μm规模的长度。变薄的厚度BP片作为时间的辐射函数显示为白线。(gydF4y2Ba我gydF4y2BaBP的拉曼光谱片治疗各种UVO光线辐射对应于(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BaggydF4y2Ba)。(gydF4y2BajgydF4y2Ba)强度之比gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba/ Si和gydF4y2Ba^{2 gydF4y2Ba}_ggydF4y2Ba/ Si UVO光线辐射时间的函数。图片来源:陆,Q et al .,材料亚博网站下载gydF4y2Ba

观察gydF4y2Ba

一些小气泡表面观察BP在光学显微镜和AFM图像片由于残余机载HgydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}O, OgydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}在真空条件下,甚至。准备的厚度变薄片状BP样本~ 8纳米,而厚度~ 13海里后变薄。同样,BP片变薄的测量表面粗糙度为1.76 nm,相比1.73 nm之前变薄,这是一个很轻微的增加。这可能是由于使用的大功率激光拉曼测试。gydF4y2Ba

拉曼光谱表明,稀释率约2海里/分钟从最初14纳米的厚度。同时,三位著名的光谱峰值为360.7,437.4和465.6厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}UVO放疗前后,是由BP viz.晶体晶格的振动gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba(出平面振动),BgydF4y2Ba_{2 ggydF4y2Ba}和一个gydF4y2Ba^{2 gydF4y2Ba}_ggydF4y2Ba(平面振动)声子模式。这表明BP UVO后光的结晶度的保留和等离子治疗。gydF4y2Ba

XPS谱显示常数284.6±0.2 eV的结合能。稀释治疗前,磷的分解成两个峰值位于~ 129.9和130.8 eV分配2 pgydF4y2Ba_3/2gydF4y2Ba和2 pgydF4y2Ba_1/2gydF4y2Ba分别结合能。广义膨胀位于~ 134 eV是由于氧化BP和P-O-P的形成,O-P = O和PgydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}OgydF4y2Ba_5gydF4y2Ba债券在治疗过程中。此外,退火后,峰值强度对应于134 eV减少由于在稀释过程中氧气的分减少。gydF4y2Ba

目前BP片在不同状态下的性能在室温下测试。我gydF4y2Ba_dsgydF4y2Ba- vgydF4y2Ba_dsgydF4y2Ba英国石油公司的特点在原始场效应晶体管(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba),稀释后5分钟光UVO和轻微的基于“增大化现实”技术gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba等离子体处理(gydF4y2BabgydF4y2Ba),并在300°C退火后NgydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}气氛(gydF4y2BacgydF4y2Ba从-20 V), vg不同10 V。Insets是对数尺度情节单元在轴上。我gydF4y2Ba_dsgydF4y2Ba- vgydF4y2Ba_gsgydF4y2Ba在原始特征(gydF4y2BadgydF4y2Ba),之后UVO和基于“增大化现实”技术gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba等离子体处理(gydF4y2BaegydF4y2Ba)和退火后(gydF4y2BafgydF4y2Ba),与VgydF4y2Ba_dsgydF4y2Ba不同的从0 V 0.5 V。insets的光学显微镜的图像伪造的英国石油(BP)场效应晶体管在不同治疗方法。图片来源:陆,Q et al .,材料亚博网站下载gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

研究人员制造所需的薄BP片用一个两步的过程。首先,他们使用了低强度辐射氧化UVO BP薄片表面薄,紧随其后的是使用一个基于“增大化现实”技术的等离子体处理删除任何剩余的残留物。之后,这些片退火温度达到300°C的NgydF4y2Ba_{2 gydF4y2Ba}气氛,消除任何表面缺陷。gydF4y2Ba

准备减少BP片被进一步用于制造一个场效应晶体管,这证明效率高。因此,这两步薄BP片制造过程是一个简单,成本效益和最小浪费过程BP-based高性能半导体器件。gydF4y2Ba

参考gydF4y2Ba

陆,Q。李,X。陈,H。贾,Y。刘,T。刘,X。王,S。傅,J。陈,D。张,J。,,Y。研究黑磷特性使用两步细化方法。gydF4y2Ba亚博网站下载,2022,gydF4y2Ba15gydF4y2Ba,615年。gydF4y2Bahttps://www.mdpi.com/1996-1944/15/2/615gydF4y2Ba

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