应用Ar离子束对黑磷进行层数可控的减薄研究

2017-10-18 09:20

Black phosphorus（BP，黑磷）是纳米电子器件应用中最受关注的2D（二维）层状材料之一，其独特的性质包括，根据其层数而变化的频带隙能量，随着层数的减少，变化范围可从0.3eV（块体）到2.0eV（单层）。通常，包括BP在内的2D层状材料在合成方面，由于时间、温度等工艺因素，都具有一定的局限性，BP在空气中极不稳定，因此，其从块体材料到2D层状材料的加工，需要采用一定的减薄技术来控制减薄的厚度。

据麦姆斯咨询报道，韩国成均馆大学（Sungkyunkwan University）先进材料科学与工程学院的Jin Woo Park等研究人员，采用了一种控制Ar+（氩离子）离子束方案，进行了BP层控制减薄研究。通过采用45–48 eV的近乎单能离子能量的Ar+离子束，BP可以以约0.55nm/min的速度减薄至双层BP，并且不会引起表面粗糙，或改变表面的化学键状态。同时，Ar+离子束还能去除原料BP上的BP氧化物。利用减薄的双层~10层BP制造的2D BP场效应晶体管（FET），展现出了与那些原始BP场效应晶体管相似的电学性能。实验结果表明单能离子能量的Ar+离子束减薄工艺，并未损害2D层状BP材料的电学性能。

该研究成果发表于2017年10月16日刊登的《Journal of Materials Chemistry C》。

北京埃德万斯离子束研究所股份有限公司自主研发的Advanced LKJ系列离子束刻蚀系统，为通用离子束刻蚀系统，除了可进行传统微纳结构刻蚀外，还可实现离子束清洗、材料表面抛光和材料减薄等功能，还可实现化学辅助离子束刻蚀（CAIBE）与反应离子束刻蚀（RIBE）。