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我们的协作合作伙伴埃因霍温科技大学是否炮制了许多与之相关的论文原子层沉积（ALD）和二维过渡金属二卤族(TMDs)．对许多人来说，问题是“为什么人们对这个研究领域如此感兴趣?”和“潜力是什么?”在这个博客中，我们将处理一些基本的和一些高级的问题，以提供一些背景和突出这些最近的作品。
2D材料处于薄膜尺寸的极限，厚度下降到单个原子。这些材料表现出最高级的电子和光电性质，今天研究人员试图利用电子，光电子和能源应用的下一代设备。万博电脑网页版登录
虽然石墨烯踢 - 开始勘探和应用这些超薄材料，但它创造了氮化物（HBN），过渡金属二甲硅藻（MOS2, WSe2等等)，甚至2D氧化物。特别是过渡金属二卤族化合物(TMDs)，特别是硫化物，如MoS2和WS2，由于其性质和可能的合成路线而收集了很多关注。
虽然这些材料可以在自然界中找到，也可以从大块晶体中剥离出来，但采用化学气相技术可以方便地扩大未来设备的规模。例如，高温(高达1200°C)化学气相沉积(CVD)，如可能在我们的PlasmaPro 100纳米(原Nanofab)可以用来生长高质量的2D材料。此外，低温技术(高达600℃)，如ALD可用于tmd。这里，我们的FlexAL2D配置FlexALALD系统首先安装在埃因霍温理工大学，可以使用。
二维金属氧化物半导体等离子体ALD的化学和工艺窗口2．ALD的表面控制和等离子体的反应性允许在相对较低的温度下生长。
对于CVD工艺，通常需要超过800°C的温度。这对于半导体的应用来说往往是致命的，因为高温会增万博电脑网页版登录加原子的扩散，使它们更难在正确的位置出现。研究人员希望有一种在较低温度下生产高质量材料的过程。这对于二维材料的堆叠尤其重要，因为在较低的温度下，层间原子的扩散会减少。
由于它的高反应活性，等离子体通常允许在较低的温度下沉积薄膜，这是MoS的沉积实例2在CMOS相容温度下，通过等离子体ALD在300℃下获得结晶材料。此外，ALD的自限性本质使得精确的数字厚度控制和大面积诸如200mm晶片的大面积上的均匀生长。使用种子材料的硫化时（如MOO3.）然后在真正低温下沉积种子氧化物的能力是一个优势。埃因霍温集团已显示图案MOS2由低温沉积的种子MoO3.通过等离子体ALD对刻划的抗蚀剂和随后的提离步骤来实现刻划。
保形金属氧化物半导体2在沟渠的拐角处。MOO的等离子体ALD3.在150℃下在850℃下在烘箱中进行后续硫化以获得MOS2相位如平面所示。
来源:Sharma等人，博士论文(2018年)。
目前的研究主要集中在硫化物tmd中含有MoS2, WS2，TIS.2，TIS.3.，TIS.X国家统计局X和国家统计局X已经在Eindhoven的FlexAL2D上进行了演示。石墨烯将是一个有趣的方法，但开发石墨烯ALD工艺极具挑战性，而高温CVD工艺可能更好。请注意，ALD广泛用于各种非2D材料，因此，例如，也可以用于在2D材料上生长电介质、导电和保护层。
获得大晶粒尺寸对许多应用是有益的，二维材料的许多非凡性能往往需要大晶粒。万博电脑网页版登录例如，电子迁移率可以通过在晶体晶粒之间的边界散射来限制。采用高温CVD或高温硫化的ALD种子材料如MoO3.已知的方法都能得到相对较大的晶粒尺寸和良好的材料质量。
在较低的温度下获得较大的晶粒尺寸仍然是一个挑战，但预期ALD的逐步控制应该提供一些选项，以允许对目前获得的相对较小的晶粒尺寸进行一些控制和增加。
一个例子已经被证明，在ALD循环中添加额外的等离子体步骤导致了晶粒尺寸的增加。这种方法通常被称为三步ABC循环，与ALD中正常的AB循环相反。
在配方中增加等离子体台阶可以减少垂直取向晶粒的数量，增大晶粒尺寸。这里显示了WS的血浆ALD的效果2．
来源:Balasubramanyam等人2019年
第一个相关的问题是如何确定二维材料的性质。许多一般的薄膜诊断学都是有用的，但拉曼光谱对二维材料尤其有效。拉曼可以相对容易地显示出你是否有晶体材料，以及它是哪个相。通过进一步的分析，拉曼光谱还可以深入了解二维晶面的取向。你可能认为平面二维材料是唯一感兴趣的结构，但对于水分解应用来说，平面外晶体可能非常有益。万博电脑网页版登录平面微晶与非平面微晶的比例与生长参数有关，目前有不少研究在控制这一比例。
控制相和组成也可能是一个挑战，许多2D tmd可以存在于多个相中，并且具有不同的组成(例如每个金属原子有2或3个硫原子)。用血浆ALD、TiS等方法证实2，TIS.3.,国家统计局X，TIS.X国家统计局X,金属氧化物半导体2和WS2可以生长，两者都有自己的目标应用。万博电脑网页版登录等离子体步骤的高反应性和反应性硫等离子体物种似乎允许通过热ALD难以制造的富含S的化合物的生长。注意，其中一些阶段可以是超导体，因此这也可能对量子设备感兴趣。
二维TiS的两个不同相X每个都有自己的应用程序和属性。万博电脑网页版登录通过改变生长温度和使用后续退火，都可以通过等离子体ALD得到。请注意,这3.实际上是“准1D”材料，因为三角形之间没有粘合。
来源:Basuvalingam等人2019年
正在进行的出版物和领域的一般兴趣表明还有许多有趣的事情。有足够的参数空间来探索，这是本研究领域的早期较早日子，所以请留意发展。
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伤害努普博士
原子尺度分部专家，牛津仪器等离子技术狗万正网地址
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