Графеновые полезные формы по 4-дюймовой пластине и извлеченное отображение подвижности носителей. Кредит: Природа Электроника (2025). Два: 10.1038/s41928-025-01353-x.
Двумерные (2D) полупроводниковые материалы могут позволить разработке более мелких, но высокопроизводительных электронных компонентов, что способствует продвижению различных устройств. Хотя были достигнуты значительные шаги в синтезе 2D -полупроводников с расширенными электронными свойствами, их чистая передача на субстраты и надежная интеграция в реальных устройствах до сих пор оказались сложными.
Исследователи из Пекинского университета, Пекинского института графена и других институтов в Китае недавно разработали новый метод для интеграции 2D полупроводников с диэлектрическими материалами, которые представляют собой изоляционные материалы, которые помогают контролировать поток электрического заряда в устройства. Их подход, изложенное в статье, опубликованной в Природа Электроникавлечет за собой эпитаксиальный рост ультратонкой диэлектрической пленки на покрытой графеновой медной поверхностью, которая впоследствии позволяет переносить на различные субстраты с минимальными дефектами.
«Бумага возникла из-за распознавания постоянных проблем в интеграции двухмерных материалов, таких как графен-на микроэлектронные устройства»,-заявили Tech Xplore Чжунфан Лю, Ли Лин и Янфенг Чжан, соответствующие авторам статьи.
«Традиционные методы переноса с использованием полимерных опор часто вводят химическое загрязнение, механическое напряжение и межфазные дефекты, которые ставят под угрозу производительность устройства. Таким образом, наше исследование было направлено на разработку комплексного процесса масштабирования пластин, который пересматривает эти проблемы, путем сохранения внутренних свойств графена и обеспечения чистого, хорошо контролируемого интерфейса во время передачи и инкапуляций графена».
Чтобы продемонстрировать свой недавно предложенный процесс масштаба пластин, Лин и его коллеги сначала синтезировали однокристаллический диэлектрик, а именно оксид сурьмы (SB2O3). Затем они осадили этот диэлектрик на графен, который был выращен на подложке Cu (111).
Эпитаксиально синтезированный однокристал SB2O3 синтезирован на графен/CU. Кредит: Природа Электроника (2025). Два: 10.1038/s41928-025-01353-x.
«Первоначально пленка SB2O3 эпитаксиально выращивается на графене с помощью процесса вакуумного термического испарения», — объяснил Лин. «Затем медь предварительно обрабатывается смесей с водой -этанолом с образованием тонкого оксидного слоя, уменьшая адгезию между графеном и медью. Диэлектрический слой не только поддерживает перенос, но также действует как инкапсулирующий слой, тем самым защищая его от загрязнения и механического повреждения».
Примечательно, что исследователи показали, что процесс позволил надежной переносе 4-дюймовой графеновой пластины на целевые субстраты с минимальными дефектами. В будущем это может открыть новые возможности для разработки новой электроники, которая объединяет 2D -полупроводники с диэлектрическими материалами.
«Мы реализовали интактную перенос 4 -дюймовой графеновой пластины со консервированными внутренними электрическими свойствами (средняя подвижность носителей около 14 000 см.2 V.-1 с-1) и интегрированный с однокристаллическим диэлектрическим SB2O3,-сказал Лин.-Примечательно, что наш метод обеспечивает превосходную однородность устройства и долгосрочную стабильность, с минимальными колебаниями производительности, наблюдаемыми даже после длительного воздействия воздуха ».
Эта недавняя работа Лин и его коллег имеет заметные практические последствия, так как разработанный ими метод может вскоре позволить масштабируемому изготовлению различных высокопроизводительных и низкомопроводов микроэлектроники и оптоэлектроники на основе двухмерных материалов.
В рамках своих следующих исследований исследователи планируют опираться на свой подход, а также пытаются расширить его до 3D -интеграции двухмерных материалов в реальных устройствах.
«Мы стремимся разработать передовые методы переноса, которые облегчают укладку и точное выравнивание двухмерных материалов для формирования многослойных трехмерных интегрированных структур»,-добавил Лин. «Это исследование будет сосредоточено на решении проблем, связанных с межслойной связью, управлением интерфейсом и паттерном в 3D-конфигурациях, что в конечном итоге позволяет создавать высокоэффективные, плотно интегрированные электронные и оптоэлектронные устройства».
Больше информации:
Junhao Liao et al., Диэлектрический перенос с использованием оксида сурьмы с однокристаллом для двухмерных материалов устройств, Природа Электроника (2025). Два: 10.1038/s41928-025-01353-x.
Информация журнала:
Природа Электроника
© 2025 Science X Network
Цитирование: Новый подход надежно интегрирует 2D полупроводники с диэлектриками (2025, 4 апреля), полученные 7 апреля 2025 года из этого документа, подлежит авторским правам. Помимо каких -либо справедливых сделок с целью частного исследования или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только для информационных целей.
