Forskerhold udvikler ny tyndfilmaflejringsproces for tinselenid-baserede materialer

Et forskerhold har udviklet en ny tyndfilmaflejringsproces for tinselenidbaserede materialer. Denne proces anvender metoden metal-organisk kemisk dampudfældning (MOCVD), hvilket muliggør tyndfilmaflejring på store waferoverflader ved en lav temperatur på 200°C, hvilket opnår enestående præcision og skalerbarhed.

Forskningsresultaterne blev offentliggjort online i Advanced Materials den 9. april 2024.

MOCVD er en banebrydende teknik, der anvender gasformige forstadier til at udføre kemiske reaktioner med enestående præcision, hvilket gør det muligt at afsætte tynde film på materialer i waferskala, der anvendes i halvledere.

Takket være denne innovative metode var teamet i stand til at syntetisere tinselenidmaterialer (SnSe₂ , SnSe) med ensartede tykkelser på blot nogle få nanometer på waferenheder.

For at opnå aflejring ved lave temperaturer adskilte teamet strategisk temperatursektionerne for ligandnedbrydning og tyndfilmaflejring. Ved at justere forholdet mellem tin- og selenprækursorer samt strømningshastigheden af ​​argongas, der bærer prækursoren, var de i stand til minutiøst at kontrollere aflejringsprocessen, hvilket resulterede i høj krystallinitet, regelmæssig justering og kontrolleret fase og tykkelse af de tynde film.

Denne avancerede proces muliggjorde en ensartet aflejring af tynde film ved en lav temperatur på ca. 200°C, uanset hvilket substrat der anvendes, hvilket viser dets potentiale for forskellige elektroniske anvendelser i stor skala. Holdet har med succes anvendt denne metode på hele waferen, idet de bibeholdt kemisk stabilitet og høj krystallinitet i begge typer tinselenid-tynde film.

Forskerholdet blev ledet af professor Joonki Suh fra Graduate School of Semiconductor Materials and Devices Engineering og Department of Materials Science and Engineering ved UNIST, i samarbejde med professor Feng Ding fra det kinesiske videnskabsakademi i Kina, professor Sungkyu Kim fra Sejong University, og professor Changwook Jeong fra UNIST.

Hovedforfatter Kim understregede betydningen af ​​denne undersøgelse med hensyn til at overvinde begrænsninger af eksisterende aflejringsmetoder, hvilket demonstrerer evnen til at afsætte polyfasematerialer over store områder uden at ændre den kemiske sammensætning. Dette gennembrud åbner døre for anvendelser i elektroniske enheder og yderligere forskning i tinselenid-baserede materialer.

Professor Suh fremhævede denne undersøgelses innovative karakter ved at foreslå en unik processtrategi baseret på termodynamisk og dynamisk adfærd i henhold til fasen af ​​halvleder tyndfilmmaterialer. Holdet sigter mod at fremme forskning i elektroniske enhedsapplikationer ved at udvikle skræddersyede processer til næste generation af halvledermaterialer.

Flere oplysninger: Sungyeon Kim et al., Phase-Centric MOCVD Enabled Synthetic Approaches for Wafer-Scale 2D Tin Selenides, Advanced Materials (2024). DOI:10.1002/adma.202400800

Journaloplysninger: Avanceret materiale

Leveret af Ulsan National Institute of Science and Technology