二維材料套刻

二維材料套刻

二維材料指電子僅可在兩個維度的納米尺度（1-100 nm）上自由運動（平面運動）的材料，如納米薄膜、超晶格、量子阱等。

多種二維材料示意圖[1]

自2004年英國曼徹斯特大學(xué)的兩位物理學(xué)教授利用機(jī)械剝離法成功剝離得到單層石墨烯以來，二維材料由于具有超高的載流子遷移率，以及可調(diào)節(jié)的帶隙、高比表面積和光電特性，在納米電子學(xué)、能源、光電和生物醫(yī)藥等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

光刻技術(shù)是目前較為成熟的通過制作器件來研究二維材料電學(xué)性能的方法之一。以下是關(guān)于如何使用光刻的工藝技術(shù)對二維材料進(jìn)行電學(xué)性能研究的簡要介紹

1.制備樣品：一般會先制備二維材料薄片，再通過機(jī)械剝離、化學(xué)蝕刻或其他方法將其轉(zhuǎn)移到制備好的基底上。

2.設(shè)計樣品結(jié)構(gòu)：首先需要根據(jù)研究需求設(shè)計出合理的樣品結(jié)構(gòu)，包括金屬電極的設(shè)計、二維材料的定位等，通常在設(shè)計的時候需要參考具體實驗條件和需要測量的性能參數(shù)。

3.進(jìn)行光刻：在樣品上旋涂光刻膠，對準(zhǔn)樣品后使用光刻機(jī)將設(shè)計好的圖案，如電極，轉(zhuǎn)移到光刻膠上，以正膠為例，顯影后曝光的圖案會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)脫落。

4.金屬沉積：使用電子束蒸發(fā)或磁控濺射等方法在暴露的二維材料區(qū)域進(jìn)行金屬沉積或腐蝕操作，使其產(chǎn)生金屬電極。

5.性能研究：制備好的樣品可由測試儀器進(jìn)行電學(xué)性能研究，例如光電子輸運器件或場效應(yīng)晶體管，通過這些樣品可以測量二維材料的電阻、電容等性能參數(shù)。

托托科技研發(fā)生產(chǎn)的無掩膜版光刻機(jī)，通過數(shù)字化方式，將圖案加載于DMD(數(shù)字微鏡器件)上，再投影至光刻膠上進(jìn)行微納器件的加工。它既支持CAD軟件的精確光刻圖形繪制，也支持直接在二維材料顯微觀測界面中直接進(jìn)行圖形繪制。因此，托托科技的無掩膜光刻機(jī)為客戶繪制常規(guī)二維材料電極圖形提供了一種更為便捷的方式。

使用CAD軟件繪制電極圖 二維材料為碲化鉬MoTe2材料

使用光刻機(jī)對準(zhǔn)樣品圖

顯影后樣品圖

剝離后樣品圖