在當今的光電探測器領(lǐng)域，二維(2D)材料因其獨特的物理和化學性質(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。然而，現(xiàn)有技術(shù)在實現(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，包括復雜的多步驟工藝、對襯底的損傷以及難以實現(xiàn)高精度圖案化。此外，如何在同一襯底上實現(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，電子科技大學電子薄膜與集成器件國家實驗室李春教授課題組利用了澤攸科技的無掩膜光刻機成功制備了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。

此外，研究人員還探討了異質(zhì)結(jié)的光電檢測機制，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，該團隊不僅展示了無掩膜光刻機在異質(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

在本研究中，澤攸科技的無掩膜光刻機在制備高性能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)備在進行精細圖案加工時，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、紅光引導曝光：配備的紅光引導系統(tǒng)使得操作者能夠直觀地觀察到曝光區(qū)域，提高了加工的準確性和操作的直觀性。

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

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

5、CCD相機逐場自動聚焦：配備的CCD相機能夠?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。