二維過渡金屬碳化物和氮化物邁克烯(MXene)被公認為在電子和光電器件中具有重要應用潛力。然而，已報道的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。記者從中國科學院金屬研究所沈陽材料科學國家研究中心獲悉，該中心科研人員與國內多家單位科研團隊合作，通過設計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，并構筑了1024高像素密度光電探測器陣列。
據介紹，該陣列具有優異的均勻性、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。該項研究將促進兼容主流半導體工藝的大規模高性能MXene電子學的發展，研究成果近日在《先進材料》上在線發表。
據介紹，電子束光刻法可以實現較高的圖案分辨率，但效率較低，不適用于大面積圖案化;直接寫入、激光蝕刻和噴墨印刷等其他圖案化方法速度較快，但通常缺乏足夠的分辨率。科研人員介紹，在對Ti3C2Tx溶液離心工藝和襯底親水性進行優化后，采用旋涂法制備了4英寸MXene薄膜，并通過優化半導體光刻和干法刻蝕工藝實現了晶圓級MXene薄膜的圖案化，精度達到2μm。基于此，結合硅的光電性能，科研人員制備了MXene/Si肖特基結光電探測器，實現了高達7.73×1014Jones的探測度以及6.22×106的明暗電流比，為目前所報道的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，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。(科技日報記者 郝曉明)
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