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2018-10-12 | 前沿

美国麻省理工学院开发快速获取芯片级单层2-D材料的方法

【据美国麻省理工学院网站2018年10月11日报道】美国麻省理工学院机械工程系的科研人员开发出了一种2-D材料快速收割技术,可以在几分钟内获取直径5.08厘米(2英寸)的2-D材料晶片,并能够在一小时内将多个晶片堆叠在一起形成电子器件。

研究人员首先在蓝宝石芯片的顶部生长出2-D 材料叠层,然后将600纳米厚的镍膜覆盖在叠层顶部。由于镍膜与2-D材料间的粘附力要大于蓝宝石,所以研究人员可以通过剥离镍膜将整个叠层与蓝宝石晶片分离。此外,镍对单层2-D 材料的粘附力也大于2-D材料各层间的粘附力。这样,当将第二个镍膜添加到叠层底部时,研究人员就能够剥离单独的、单原子厚的单层2-D材料,然后即可将获取的单层2-D材料转移到衬底材料上。可以对叠层的每一层重复该工艺过程。这项技术可用于各种不同的2-D 材料,包括六方氮化硼、二硫化钨和二硫化钼。可以用这种方法产生不同类型的单层2-D材料,如半导体、金属和绝缘体,然后可以将它们堆叠在一起形成电子器件所需的2-D异质结构。该工艺具有快速、低成本的特点,适合于工业化生产。研究人员利用该技术成功地制造出来芯片片级的场效应晶体管阵列,其厚度仅为几个原子,可以被压印到任何东西上。

该项技术解决了从大块晶体材料上分离2-D薄片用于电子器件商业应用的难题,开启了基于2-D材料的电子器件的商业化的可能性。目前研究人员正计划应用该技术开发一系列电子设备,包括非易失性存储器阵列、可在贴在皮肤上的柔性器件、以及“物联网”设备等。

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