基于升华的晶圆尺度单层WS2形成通过少数层WS2的自我限制稀释
Mingxi Chen1, Jianwei Chai1, Jing Wu1
1Institute of Materials Research and Engineering (IMRE), Agency for Science, Technology and Research (A*STAR), 2 Fusionopolis Way, Innovis #08-03, Singapore 138634, Republic of Singapore. henry.medinasilva@imec.be.
Nanoscale horizons
|October 18, 2023
概括
本研究提出了一种可扩展的方法,用于生长晶圆尺度,严格单层二硫化物 (WS2) 使用现场自限稀释. 这种技术克服了以前的增长限制,为先进电子和光电子技术实现了统一的WS2.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
- 固态物理 固态物理
背景情况:
- 原子薄单层WS2显示出纳米电子和光电子的前景,因为它具有高电子流动性和光发光.
- 目前的生长方法难以实现统一性和严格的单层控制,阻碍了工业应用.
- 非自我限制的生长机制导致无法控制的动力学和厚度变化.
研究的目的:
- 开发一个可扩展的过程,用于晶圆尺度,严格单层WS2.
- 克服传统的基于蒸汽的生长方法的局限性.
- 为了实现高质量的单层WS2的可行生产.
主要方法:
- 通过硫化WO3薄膜形成的多层WS2的现场自限稀释.
- 在连续H2流下脉冲硫前体蒸汽供应.
- 密度函数理论 (DFT) 计算以了解稀释机制.
主要成果:
- 实现了4英寸晶圆尺度,完全覆盖,严格单层WS2.
- 在不损坏基材的情况下,证明有效地将繁茂的多层WS2修剪到单层极限.
- DFT的计算证实了WS2顶层的热力学不稳定性是稀薄的驱动因素.
结论:
- 自限稀释方法克服了内在的生长限制,防止了多层核化.
- 这种方法提供了可扩展性,简单性和批处理潜力.
- 为制造业可行的WS2增长为先进的电子和光电子设备铺平了道路.
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