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在當(dāng)今的光電探測器領(lǐng)域，二維(2D)材料因其獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)而備受關(guān)注。尤其是2D材料與硅(Si)結(jié)合形成的范德華(vdW)異質(zhì)結(jié)，因其潛在的高性能光電特性而成為研究熱點(diǎn)。然而，現(xiàn)有技術(shù)在實(shí)現(xiàn)這些異質(zhì)結(jié)的精確圖案化和大規(guī)模生產(chǎn)方面仍面臨挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)的光刻技術(shù)在制備2D材料/Si異質(zhì)結(jié)時存在一些局限性，包括復(fù)雜的多步驟工藝、對襯底的損傷以及難以實(shí)現(xiàn)高精度圖案化。此外，如何在同一襯底上實(shí)現(xiàn)不同材料的精確堆疊和界面優(yōu)化，以獲得更高的光電性能，也是一個技術(shù)難題。

針對以上問題，電子科技大學(xué)電子薄膜與集成器件國家實(shí)驗(yàn)室李春教授課題組利用了澤攸科技的無掩膜光刻機(jī)成功制備了PtTe2/WS2/金字塔狀Si異質(zhì)結(jié)構(gòu)光探測器。該探測器具有半共形界面，表現(xiàn)出了很高的響應(yīng)度（1.1A/W）、快速響應(yīng)速度（上升時間53μs，衰減時間64μs）和大的線性動態(tài)范圍（72dB）。

相關(guān)研究成果以"PtTe2/WS2/Pyramidal-Si van der Waals Heterojunction with Semiconformal Interfaces toward High-Performance Photodetectors"發(fā)表在了期刊《ACS Photonics》上。

設(shè)備的制造過程和特性示意圖

研究中，研究人員首先介紹了使用澤攸科技無掩膜光刻機(jī)定義SiO2層的過程，該層用于后續(xù)金字塔狀Si結(jié)構(gòu)的形成。通過精確控制光刻過程，研究人員能夠在Si晶片上創(chuàng)建出規(guī)則的金字塔結(jié)構(gòu)，為后續(xù)2D材料的轉(zhuǎn)移和異質(zhì)結(jié)的形成提供了理想的平臺。

接著研究人員利用濕法轉(zhuǎn)移技術(shù)將單層WS2薄膜精確地放置在金字塔狀Si結(jié)構(gòu)上，之后通過磁控濺射技術(shù)在WS2薄膜上沉積Pt薄膜，并通過等離子體增強(qiáng)碲化過程將其轉(zhuǎn)化為PtTe2，完成了異質(zhì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。

PtTe2/WS2/金字塔狀硅異質(zhì)結(jié)構(gòu)的光電檢測性能

研究表明，所制備的PtTe2/WS2/金字塔狀Si異質(zhì)結(jié)光電探測器展現(xiàn)出了優(yōu)異的性能，包括高響應(yīng)度、快速響應(yīng)速度和大線性動態(tài)范圍。這些特性的實(shí)現(xiàn)，部分歸功于無掩膜光刻技術(shù)在精確圖案化方面的貢獻(xiàn)。

此外，研究人員還探討了異質(zhì)結(jié)的光電檢測機(jī)制，包括載流子的傳輸和倍增效應(yīng)，以及氣隙在提高探測器性能中的作用。通過這些深入的研究，該團(tuán)隊(duì)不僅展示了無掩膜光刻機(jī)在異質(zhì)結(jié)制備中的應(yīng)用潛力，也為未來高性能光電探測器的發(fā)展提供了新的思路和方法。

澤攸科技無掩膜光刻機(jī)

在本研究中，澤攸科技的無掩膜光刻機(jī)在制備高性能PtTe2/WS2/金字塔狀Si異質(zhì)結(jié)構(gòu)光探測器方面發(fā)揮了重要作用，為二維材料與硅基異質(zhì)結(jié)構(gòu)光探測器的研究提供了新思路，其特點(diǎn)有：

1、納米壓電位移臺拼接技術(shù)：該技術(shù)使得設(shè)備在進(jìn)行精細(xì)圖案加工時，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的定位和拼接，這對于制造高性能MEMS器件至關(guān)重要。

2、紅光引導(dǎo)曝光：配備的紅光引導(dǎo)系統(tǒng)使得操作者能夠直觀地觀察到曝光區(qū)域，提高了加工的準(zhǔn)確性和操作的直觀性。

3、所見即所得：操作界面設(shè)計(jì)直觀，用戶可以實(shí)時觀察到加工過程和結(jié)果，確保了加工的精確性和重復(fù)性。

4、OPC修正算法：內(nèi)置的光學(xué)鄰近效應(yīng)修正（OPC）算法能夠?qū)饪踢^程中可能出現(xiàn)的圖形失真進(jìn)行修正，優(yōu)化了圖形質(zhì)量，提高了加工的準(zhǔn)確性。

5、CCD相機(jī)逐場自動聚焦：配備的CCD相機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)逐場自動聚焦，確保了在不同場次的加工過程中，圖像的清晰度和聚焦精度。

6、灰度勻光技術(shù)：通過精確控制曝光光源的分布，實(shí)現(xiàn)了更加均勻的曝光效果，這對于提高圖案的一致性和質(zhì)量至關(guān)重要。