可扩展电子级范德华Te薄膜的原子层沉积途径
由UNIST材料科学与工程系和半导体材料与器件工程研究生院Joonki Suh教授领导的研究团队在薄膜沉积技术方面取得了重大突破。通过采用创新的原子层沉积(ALD)工艺，Seo教授成功地在低至50摄氏度的低温下实现了碲(Te)原子的规则排列。
ALD 方法是一种尖端薄膜工艺，即使在较低的工艺温度下，也能够在三维结构上以原子层水平精确堆叠半导体材料。然而，下一代半导体的传统应用需要250摄氏度以上的高加工温度以及超过450摄氏度的额外热处理。
在这项开创性的研究中，UNIST 团队将 ALD 应用于单元素范德华碲，这种材料因其在电子设备和热电材料中的潜在应用而受到广泛研究。值得注意的是，他们在仅 50 摄氏度的前所未有的低温下，无需任何沉积后热处理，就成功制备了高质量的 Te 薄膜。所得薄膜表现出卓越的均匀性，厚度精确控制至纳米级，实现了完美的原子排列，每十亿个原子中就有一个。
为了增强较低温度下的反应活性，研究小组采用了两种具有酸碱特性的前体。此外，他们引入了共反应剂来改善表面反应和稳定性，同时采用重复给药技术，以更短的间隔注入前体。与通常导致多孔或不连续晶粒沉积的传统方法相比，这些策略能够生产致密且连续的 Te 薄膜。
开发的制造工艺允许在整个 4 英寸(100 毫米)晶圆上进行晶圆级生长，提供精确的原子层厚度控制和均匀沉积。此外，Te薄膜表现出与垂直三维结构的兼容性——这是高器件集成度的关键要求。这一突破对于晶体管、整流器和选择元件等各种电子设备具有巨大的潜力。
Suh教授表示：“这项研究满足了半导体沉积工艺中低温、大面积和高质量合成的所有基本标准。”
这项开创性的研究结果于 7 月 11 日在线发表在国际知名期刊 ACS Nano上。此外，其卓越成就还被作为封面论文予以表彰。该研究是在韩国国家研究基金会 (NRF)、科学和信息通信部 (MSIT)、韩国工业技术评估院 (KEIT) 和韩国半导体工业协会 (KSIA) 的支持下进行的。
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