二維材料生長(zhǎng)轉(zhuǎn)移技術(shù)


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縱觀人類發(fā)展歷程對(duì)材料的認(rèn)知不斷推動(dòng)著社會(huì)的進(jìn)步和歷史,在過去一個(gè)多世紀(jì)里對(duì)材料各種性質(zhì)特別是電學(xué)性質(zhì)研究上體現(xiàn)得尤為顯著。我們可以將材料粗略地分為金屬、半導(dǎo)體、絕緣體,也可以分為超導(dǎo)、非超導(dǎo)、磁性、非磁性等。不難發(fā)現(xiàn),所有這些性質(zhì)都源于同一種微觀粒子:電子。 隨著研究的深入,科學(xué)家們開始期待在一種材料中能實(shí)現(xiàn)以上多種甚至所有可能的電子態(tài)。 最近,以二維材料體系為代表的低維體系研究向我們展示了實(shí)現(xiàn)這一愿景的可能性。 在二維材料體系中,維度的降低導(dǎo)致體系對(duì)載流子濃度、介電環(huán)境、壓強(qiáng)、應(yīng)力、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等非常敏感。因此,我們可以在一個(gè)極其寬廣的多參數(shù)空間對(duì)其結(jié)構(gòu)和物性進(jìn)行精細(xì)調(diào)控,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)一系列新奇物態(tài)。二維材料體系涵蓋了超導(dǎo)、拓?fù)洹⒋艑W(xué)、鐵電等幾乎所有凝聚態(tài)物理中重要的研究課題,對(duì)其新奇物性的深入理解和精準(zhǔn)調(diào)控可以為后期電子器件的構(gòu)筑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
二維材料具有超薄的平面結(jié)構(gòu)、豐富的元素組成和多種物理性質(zhì),為未來半導(dǎo)體元器件的構(gòu)筑、集成電路的構(gòu)建提供了可充分選擇的新材料。采用高質(zhì)量的二維材料(如SHIWEI-CVT真空化學(xué)氣相輸運(yùn)快速可控合成生長(zhǎng)制備系統(tǒng)),作為結(jié)構(gòu)基元經(jīng)過轉(zhuǎn)移、拼接或?qū)訉佣询B形成各種范德華異質(zhì)結(jié)/相結(jié)構(gòu),此類結(jié)構(gòu)蘊(yùn)含著新奇的物理現(xiàn)象,可用于構(gòu)筑新功能電子元器件,為解決二維材料器件加工和實(shí)用化所面臨的問題提供新思路。基于二維異質(zhì)/相結(jié)構(gòu)的器件研究的關(guān)鍵科學(xué)問題是如何對(duì)單一材料進(jìn)行可控地拼接堆垛從而實(shí)現(xiàn)功能化的器件制備與集成。
是維SHIWEI-TT二維材料轉(zhuǎn)移系統(tǒng)(http://www.shiwhy.com/page243)是實(shí)現(xiàn)二維材料轉(zhuǎn)移堆疊以及范德華異質(zhì)結(jié)材料器件的設(shè)計(jì)制備專用工具,通過二維材料轉(zhuǎn)移系統(tǒng)可操作二維材料可視化狀態(tài)下精確轉(zhuǎn)移堆疊,實(shí)現(xiàn)范德華異質(zhì)結(jié)材料器件的高效快速制備、工藝研究和物性調(diào)控。二維材料轉(zhuǎn)移系統(tǒng)主要有顯微系統(tǒng)、高精度三維轉(zhuǎn)移臺(tái)、真空吸附加熱集成樣品裝置等部分組成,該系統(tǒng)也可用于在超凈化環(huán)境下、惰性氣氛或者真空環(huán)境中轉(zhuǎn)移堆疊制備二維材料器件,并可與手套箱,蒸發(fā)鍍膜儀,CVD/CVT,勻膠機(jī)掩膜板對(duì)準(zhǔn)平臺(tái)等擴(kuò)展組合聯(lián)用。滿足二維材料濕法轉(zhuǎn)移、干法轉(zhuǎn)移及非大氣環(huán)境轉(zhuǎn)移等操作。通過二維材料轉(zhuǎn)移系統(tǒng)可進(jìn)行二維原子晶體材料轉(zhuǎn)移堆疊器件制備,實(shí)現(xiàn)高性能電子器件性能表征和工藝應(yīng)用研究。該系統(tǒng)目前已被眾多科研院所和高校應(yīng)用,發(fā)表多篇文章和專利成果。

可轉(zhuǎn)移堆疊形成性質(zhì)各異的 2D vdWHs, 為探索豐富多樣的物理效應(yīng)和新奇的物理現(xiàn)象提供了可靠穩(wěn)定的平臺(tái)。而且這種 2D vdWHs 易于通過磁場(chǎng)、電壓、應(yīng)力和光輻射等外部手段調(diào)控界面效應(yīng), 有利于構(gòu)建高性能的微納功能器件。目前具有基礎(chǔ)研究和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的 2D vdWHs 已經(jīng)被實(shí)現(xiàn)或提出,二維材料轉(zhuǎn)移平臺(tái)廣泛用于包括新型電子器件件、隧穿晶體管、光電檢測(cè)器、憶阻器和磁存儲(chǔ)單元等, 在量子學(xué)、自旋電子學(xué)、光電子學(xué)、谷電子學(xué)、轉(zhuǎn)角電子學(xué)和超導(dǎo)體材料等。



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