Традиционные методы литографии при изготовлении гетеропереходов 2D‑материалов/кремния обладают рядом ограничений, включая сложность многоэтапного процесса, повреждение подложки и трудности с достижением высокой точности структурирования. Кроме того, вопрос точной укладки различных материалов друг на друга на одной подложке и оптимизации их границ раздела для получения максимальных оптоэлектронных характеристик также остаётся серьёзной технической задачей.

В ответ на вышеуказанные проблемы исследовательская группа профессора Ли Чуня из Государственной ключевой лаборатории электронных тонких пленок и интегральных устройств при Университете электронных наук и технологий успешно использовала безмасочную литографическую систему компании Zeyou Technology для изготовления фотодетектора на основе гетероструктуры PtTe2/WS2/пирамидальный Si. Данный детектор обладает полусогласной контактной поверхностью и демонстрирует чрезвычайно высокую чувствительность (1,1 А/Вт), быстрый отклик (время нарастания — 53 мкс, время спада — 64 мкс) и широкий линейный динамический диапазон (72 дБ).

Результаты соответствующих исследований были опубликованы в известном журнале ACS Photonics под названием «Ван-дер-ваальсова гетеропереходная структура PtTe2/WS2/пирамидальный кремний с полупроводниковыми интерфейсами для высокопроизводительных фотодетекторов».

Затем исследователи с помощью мокрого метода трансфера точно разместили однослойную пленку WS₂ на пирамидальной структуре из кремния, после чего методом магнетронного распыления нанесли на эту пленку платиновую пленку и, путём плазмо‑усиленного процесса теллурирования, преобразовали её в PtTe₂, тем самым завершив формирование гетероструктуры.

Фотоэлектрические детектирующие свойства гетероструктуры PtTe2/WS2 в форме пирамиды

Исследования показали, что полученный фотодетектор на основе гетероперехода PtTe2/WS2 с пирамидальной структурой на подложке из кремния демонстрирует выдающиеся характеристики, включая высокую чувствительность, быстрый отклик и широкий линейный динамический диапазон. Достижение этих свойств отчасти обусловлено вкладом технологии безмасочного литографирования в точное формирование рисунка.

В настоящем исследовании фотолитографический станок без маски компании «ZEPTOOLS» сыграл важную роль в создании высокопроизводительного фотодетектора на основе гетероструктуры PtTe2/WS2/пиромидальный Si, что открыло новые перспективы для исследований гетероструктурных фотодетекторов на основе двумерных материалов и кремниевой подложки; его основные особенности следующие:

1. Технология стыковки нано‑пьезоэлектрических этапов перемещения: Эта технология позволяет оборудованию при выполнении обработки тонких узоров обеспечивать высокоточное позиционирование и стыковку, что имеет решающее значение для производства высокопроизводительных МЭМС‑устройств.

2. Красное световое указание экспозиции: Установленная система красного светового наведения позволяет оператору наглядно видеть зону экспозиции, повышая точность обработки и интуитивность управления.

3. Что видишь — то и получаешь: Интерфейс управления выполнен в интуитивно понятном стиле; пользователь может в режиме реального времени наблюдать за процессом обработки и её результатами, что обеспечивает высокую точность и повторяемость.

4. Алгоритм коррекции OPC: Встроенный алгоритм коррекции оптического ближнего эффекта (OPC) позволяет компенсировать возможные искажения рисунка в процессе литографии, улучшая качество изображения и повышая точность обработки.

5. Автоматическая фокусировка ПЗС‑камеры по кадрам: Установленная ПЗС‑камера обеспечивает автоматическую фокусировку по каждому кадру, что гарантирует чёткость изображения и высокую точность фокусировки на протяжении различных этапов обработки.

6. Технология градационного выравнивания освещённости: Благодаря точному контролю распределения источников света экспозиции удалось добиться более равномерного эффекта экспонирования, что имеет решающее значение для повышения однородности и качества рисунка.