EO

Een schaalbare methode voor de integratie van 2D-materialen in grote oppervlakken

11 februari 2021 om 10:30 uur

Graphene Flagship-onderzoekers rapporteren een nieuwe methode om grafeen en andere 2D-materialen te integreren in halfgeleiderproductielijnen.

Tweedimensionale (2D) materialen hebben een enorm potentieel om apparaten te voorzien van veel kleinere afmetingen en uitgebreide functionaliteiten met betrekking tot wat kan worden bereikt met de huidige siliciumtechnologieën. Maar om dit potentieel te benutten, moeten we 2D-materialen kunnen integreren in productielijnen voor halfgeleiders - een notoir moeilijke stap. Een team van Graphene Flagship-onderzoekers in Zweden en Duitsland rapporteert nu een nieuwe methode om dit te laten werken.


De techniek is gepubliceerd in Nature Communications.

 

De integratie van 2D-materialen met silicium of met een substraat met geïntegreerde elektronica stelt een aantal uitdagingen. "Er is altijd deze cruciale stap: de overgang van een speciaal groeisubstraat naar het uiteindelijke substraat waarop je sensoren of componenten bouwt", zegt Arne Quellmalz, onderzoeker bij KTH en hoofdauteur van het artikel. "Misschien wil je een grafeen fotodetector voor optische on-chip communicatie combineren met silicium uitleeselektronica, maar is de groeitemperatuur van die materialen te hoog, waardoor je dit niet rechtstreeks op het substraat van het apparaat kunt doen."

 

 Tot dusverre zijn de meeste experimentele methoden voor het overbrengen van 2D-materialen van hun groeisubstraat naar de gewenste elektronica ofwel niet compatibel met grootschalige productie of ze leiden tot een aanzienlijke verslechtering van het 2D-materiaal en diens elektronische eigenschappen. Het mooie van de nieuwe oplossing is dat deze in de bestaande toolkits voor de fabricage van halfgeleiders ligt: ​​het gebruik van een standaard diëlektrisch materiaal genaamd bisbenzocyclobuteen (BCB), samen met conventionele apparatuur voor het lijmen van wafers.

 

"We lijmen de twee wafers in feite aan elkaar met een hars gemaakt van BCB", aldus Quellmalz . "We verhitten de hars totdat hij stroperig wordt en drukken het 2D-materiaal ertegenaan." Bij kamertemperatuur wordt de hars vast en vormt hij een stabiele verbinding tussen het 2D-materiaal en de wafer. "Om materialen te stapelen, herhalen we de stappen van verwarmen en persen. De hars wordt weer viskeus en gedraagt ​​zich als een kussen dat de stapel lagen ondersteunt en zich aanpast aan het oppervlak van het nieuwe 2D-materiaal.

 

De onderzoekers toonden de overdracht aan van grafeen en molybdeendisulfide (MoS2), als vertegenwoordiger voor overgangsmetaaldichalcogeniden, en gestapeld grafeen met hexagonaal boornitride (hBN) en MoS2 naar heterostructuren. Alle overgebrachte lagen en heterostructuren waren naar verluidt van hoge kwaliteit, dat wil zeggen, ze hadden een uniforme dekking over siliciumwafels tot 100 millimeter groot en vertoonden weinig spanning in de overgedragen 2D-materialen.

 

"Onze methode is in principe toepasbaar op elk 2D-materiaal, onafhankelijk van de grootte en het type groeisubstraat", zegt Max Lemme van AMO en RWTH Aachen University.

 

Gerelateerd nieuws

Geoptimaliseerde verbindingstechnologie opent de deur naar veilig gebruik van waterstof in de luchtvaart

Magnetisch pulslassen maakt waterstofsystemen veilig voor vliegtuigen

Milieuvriendelijk vliegen op waterstof klinkt leuk, maar hoe maak je een veilig systeem voor deze cryogene brandstof die pas bij -253 graden Celsius bruikbaar is? Zowel tanks als leidingsystemen moeten bij zulke lage…

Minder dan een nanometer dik, sterker en veelzijdiger dan staal

Minder dan een nanometer dik, sterker en veelzijdiger dan staal

Wetenschappers zijn erin geslaagd omstabiele nanovellen te produceren met boor- en waterstofatomen. Dit biedt kansen voor de nano-elektronica en kwantuminformatietechnologie.

In Facebook's Reality Labs: luchttypen (video)

Krijg je met Facebook straks echte klanken uit een luchtgitaar? (video)

Facebook heeft een kijkje gegeven in zijn plannen voor een nieuwe augmented reality-interface, gebaseerd op technologie van CTRL-Labs, de startup die het in 2019 heeft overgenomen. In een video toont het polsbandjes die…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

12 april 2021, online

Hannover Messe

De Hannover Messe is een van de grootste industriebeurzen.

15 april 2021

Masterclass Cyber security voor industriële automatisering (ICS en OT)

Biedt inzicht in welke gevaren en impact een cyber incident kan hebben op organisaties.

15 april 2021, online

KNAW-webinar: Innovatie versneld door coronacrisis

Medisch-technische onderzoekers laten zien hoe de coronacrisis ontwikkelingen binnen hun vakgebied...

Meer agendapunten »