Un artículo publicado en Materials Today describe un enfoque de fabricación de CVD sin litografía de un solo paso para producir ditellurida de molibdeno monocristalino (MoTe2) matrices de nanocintas en SiO estándar2/Si plataforma directamente sin necesidad de post-procesamiento o sustrato graduado especial.
Estudio: Matrices de nanocintas MoTe2 de alta densidad sin litografía. Crédito: Fotografía Intothelight/Shutterstock.com
El auge de los materiales 2D
En los últimos años ha habido un mayor enfoque en la exploración de sustancias 2D distintas del grafeno debido a la compatibilidad en el campo de los semiconductores y las numerosas oportunidades para descubrir nuevos materiales, formaciones y propiedades.
Materiales bidimensionales con arquitecturas modeladas específicas, como B. Los arreglos han mostrado varias características excepcionales, algunas de las cuales no se ven en las materias primas bidimensionales. Como lo ilustran los marcos de nanotubos de carbono (CNT), los materiales 2D con formas distintivas son prometedores para la electrónica del futuro.
Los sistemas bidimensionales podrían superar a los CNT unidimensionales debido a sus propiedades superiores.
La fabricación controlada de arquitecturas bidimensionales con patrones, como los andamios de nanocintas, es crucial, pero sigue siendo difícil debido a los complicados procesos de crecimiento.
La necesidad de técnicas sintéticas eficientes
Los métodos de fabricación de materiales bidimensionales se han estudiado ampliamente, la mayoría de ellos basados en técnicas de CVD. Sin embargo, apenas hay informes sobre la producción de estructuras con patrones bidimensionales por deposición química de vapor.
En general, la obtención de estructuras con patrones bidimensionales depende principalmente de un sustrato cuidadosamente diseñado. Por ejemplo, puede ser un sustrato de oro cuidadosamente preparado, que es caro y poco práctico para uso comercial.
Los materiales estampados en matrices también se basan en técnicas de posprocesamiento como la litografía por haz de electrones (EBL) para crear los patrones necesarios, que dependen en gran medida de las condiciones técnicas. Por lo tanto, se necesita con urgencia una técnica sin litografía rápida y eficaz para generar matrices bidimensionales de dicalcogenuros de metales de transición (TMD).
Avances recientes
Recientemente, se publicó un informe sobre la técnica de deposición química de vapor de vapor-líquido-sólido (VLS) de sal fundida que resultó en cintas delgadas de TMD dispersas esporádicamente con un ancho de un μm. Posteriormente, el desarrollo asistido por partículas de Ni de nanocintas de disulfuro de molibdeno de dos capas con anchos que oscilan entre 8 y 100 nm se documentó a través de un método VLS similar.
Si bien las cintas producidas no eran arreglos, el proceso de fabricación se mostró tremendamente prometedor para la fabricación de arreglos controlables. Esto indica que la técnica CVD asistida por sales fundidas podría usarse para fabricar estructuras TMD modeladas.
Cómo el equipo sintetizó MoTe2 matrices de nanocintas
El equipo eligió el ditelururo de molibdeno como plantilla debido a su estructura cristalina característica, su importante comportamiento anisotrópico y su excelente superconductividad en los bordes.
Se utilizó la deposición de vapor químico a presión atmosférica para crear los conjuntos de bandas de MoTe2 utilizando polvos mixtos de MoO3 (Sigma) y cloruro de sodio. Por el crecimiento del MoTe2 hoja, la temperatura óptima era 780 OC sostenido durante 8-15 minutos.
Una combinación de hidrógeno (H2) y argón (Ar) utilizado como gas portador. La temperatura del quemador se redujo luego de 780 grados Celsius a 600 grados Celsius en cuatro minutos, y el H2 Se aumentó la concentración para grabar la lámina fabricada en este paso. Finalmente, la H2 Se detuvo el flujo y las matrices de nanocintas de MoTe2 se generaron una vez que el horno se hubo enfriado a temperatura ambiente.
Conclusiones clave del estudio
El equipo presentó una técnica de fabricación de un solo paso sin litografía para fabricar MoTe de alta densidad2 Matrices de nanocintas en un SiO estándar2/Si plataforma directamente, sin necesidad de sustratos especiales ni procesos de posprocesamiento.
La espectroscopia de fotoelectrones de rayos X, la espectroscopia Raman y la caracterización eléctrica mostraron que el MoTe producido2 Las nanocintas se han alineado correctamente en matrices de alta densidad.
La técnica de autograbado acelerado sólido-líquido-vapor (SLV) de estructura cristalina propuesta podría explicar el comportamiento de grabado observado durante la fase de crecimiento. Las estructuras de borde de banda que se encuentran en los estudios de microscopía electrónica de transmisión de barrido (STEM) fueron bien descritas por el borde de molibdeno tipo A presentado en los cálculos de principios básicos.
Los resultados proporcionan nuevos conocimientos sobre la preparación sin litografía de MoTe de gran superficie.2 Condiciones marco para los sistemas integrados y sus perspectivas para el desarrollo de innovadores sistemas electrónicos polivalentes.
Relación
Deng Y, Zhu C y otros. (2022). MoTe de alta densidad sin litografía2 matrices de nanocintas. materiales hoy. Disponible en: https://doi.org/10.1016/j.mattod.2022.06.002
