中國網(wǎng)/中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊 二維過渡金屬碳化物和氮化物MXene被公認(rèn)為在電子和光電器件中具有重要應(yīng)用潛力，然而，已報(bào)道的MXene薄膜的圖案化方法難以兼顧效率、分辨率和與主流硅工藝的兼容性。近日，中國科學(xué)院金屬研究所沈陽材料科學(xué)國家研究中心的科研人員與國內(nèi)多家單位科研團(tuán)隊(duì)合作，通過設(shè)計(jì)MXene材料的離心、旋涂、光刻和蝕刻工藝，提出了一種具有微米級分辨率的晶圓級MXene薄膜圖案化方法，并構(gòu)筑了1024高像素密度光電探測器陣列。該陣列具有優(yōu)異的均勻性、高分辨率成像能力、迄今為止最高的MXene光電探測器的探測度。研究成果于2022年2月28日在《先進(jìn)材料》在線發(fā)表。

據(jù)介紹，科研人員在對Ti₃C₂T_x溶液離心工藝和襯底親水性進(jìn)行優(yōu)化后，采用旋涂法制備了4英寸MXene薄膜，并通過優(yōu)化半導(dǎo)體光刻和干法刻蝕工藝實(shí)現(xiàn)了晶圓級MXene薄膜的圖案化，精度達(dá)到2 μm?；诖?，結(jié)合硅（Si）的光電性能，科研人員制備了MXene/Si肖特基結(jié)光電探測器，實(shí)現(xiàn)了高達(dá)7.73×10¹⁴ Jones的探測度以及6.22×10⁶的明暗電流比，為目前所報(bào)道的MXene光電探測器的最高性能。使用碳納米管晶體管作為選通開關(guān)，科研人員制備了1晶體管-1探測器（1T1P）的像素單元，并成功構(gòu)筑了具有1024像素的高分辨率光電探測器陣列，為目前最大的MXene功能陣列。該工作將促進(jìn)兼容主流半導(dǎo)體工藝的大規(guī)模高性能MXene電子學(xué)的發(fā)展。

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