En forskargrupp har utvecklat en ny tunnfilmsavsättningsprocess för tennselenidbaserade material. Denna process använder metoden metall-organisk kemisk ångavsättning (MOCVD), vilket möjliggör tunnfilmsavsättning på stora waferytor vid en låg temperatur på 200°C, vilket uppnår exceptionell precision och skalbarhet.
Forskningsresultaten publicerades online i Advanced Materials den 9 april 2024.
MOCVD är en banbrytande teknik som använder gasformiga prekursorer för att utföra kemiska reaktioner med enastående precision, vilket gör det möjligt att avsätta tunna filmer på wafer-skala material som används i halvledare.
Tack vare denna innovativa metod kunde teamet syntetisera tennselenidmaterial (SnSe2 , SnSe) med enhetlig tjocklek på bara några nanometer på waferenheter.
För att uppnå deponering vid låga temperaturer separerade teamet strategiskt temperatursektionerna för ligandnedbrytning och tunnfilmsavsättning. Genom att justera förhållandet mellan tenn- och selenprekursorer samt flödeshastigheten för argongas som bär prekursorn, kunde de noggrant kontrollera avsättningsprocessen, vilket resulterade i hög kristallinitet, regelbunden inriktning och kontrollerad fas och tjocklek av de tunna filmerna.
Denna avancerade process möjliggjorde enhetlig avsättning av tunna filmer vid en låg temperatur på cirka 200°C, oavsett vilket substrat som används, vilket visar på dess potential för olika elektroniska tillämpningar i stor skala. Teamet har framgångsrikt tillämpat denna metod på hela wafern och bibehållit kemisk stabilitet och hög kristallinitet i båda typerna av tennselenidtunna filmer.
Forskargruppen leddes av professor Joonki Suh vid Graduate School of Semiconductor Materials and Devices Engineering och Institutionen för materialvetenskap och teknik vid UNIST, i samarbete med professor Feng Ding från den kinesiska vetenskapsakademin i Kina, professor Sungkyu Kim från Sejong universitet och professor Changwook Jeong vid UNIST.
Huvudförfattaren Kim betonade betydelsen av denna studie för att övervinna begränsningar av befintliga deponeringsmetoder, vilket visar förmågan att deponera flerfasmaterial över stora ytor utan att förändra den kemiska sammansättningen. Detta genombrott öppnar dörrar för tillämpningar i elektroniska enheter och ytterligare forskning om tennselenidbaserade material.
Professor Suh lyfte fram den innovativa karaktären av denna studie genom att föreslå en unik processstrategi baserad på termodynamiskt och dynamiskt beteende i enlighet med fasen av halvledar tunnfilmsmaterial. Teamet strävar efter att främja forskning om applikationer för elektroniska enheter genom att utveckla skräddarsydda processer för nästa generations halvledarmaterial.
Mer information: Sungyeon Kim et al, Phase-Centric MOCVD Enabled Synthetic Approaches for Wafer-Scale 2D Tenn Selenides, Advanced Materials (2024). DOI:10.1002/adma.202400800
Journalinformation: Avancerat material
Tillhandahålls av Ulsan National Institute of Science and Technology
