【二维材料器件制作】泽攸科技无掩膜光刻机在PtTe2/WS2/金字塔状Si异质结构制备中的应用

泽攸科技 2025/07/04 | 阅读：14

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在当今的光电探测器领域，二维(2D)材料因其独特的物理和化学性质而备受关注。尤其是2D材料与硅(Si)结合形成的范德华(vdW)异质结，因其潜在的高性能光电特性而成为研究热点。然而，现有技术在实现这些异质结的精确图案化和大规模生产方面仍面临挑战。

传统的光刻技术在制备2D材料/Si异质结时存在一些局限性，包括复杂的多步骤工艺、对衬底的损伤以及难以实现高精度图案化。此外，如何在同一衬底上实现不同材料的精确堆叠和界面优化，以获得最佳的光电性能，也是一个技术难题。

针对以上问题，电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室李春教授课题组利用了泽攸科技的无掩膜光刻机成功制备了PtTe2/WS2/金字塔状Si异质结构光探测器。该探测器具有半共形界面，表现出了极高的响应度（1.1A/W）、快速响应速度（上升时间53μs，衰减时间64μs）和大的线性动态范围（72dB）。

相关研究成果以"PtTe2/WS2/Pyramidal-Si van der Waals Heterojunction with Semiconformal Interfaces toward High-Performance Photodetectors"发表在了著名期刊《ACS Photonics》上。

设备的制造过程和特性示意图

研究中，研究人员首先介绍了使用泽攸科技无掩膜光刻机定义SiO2层的过程，该层用于后续金字塔状Si结构的形成。通过精确控制光刻过程，研究人员能够在Si晶片上创建出规则的金字塔结构，为后续2D材料的转移和异质结的形成提供了理想的平台。

接着研究人员利用湿法转移技术将单层WS2薄膜精确地放置在金字塔状Si结构上，之后通过磁控溅射技术在WS2薄膜上沉积Pt薄膜，并通过等离子体增强碲化过程将其转化为PtTe2，完成了异质结构的构建。

PtTe2/WS2/金字塔状硅异质结构的光电检测性能

研究表明，所制备的PtTe2/WS2/金字塔状Si异质结光电探测器展现出了优异的性能，包括高响应度、快速响应速度和大线性动态范围。这些特性的实现，部分归功于无掩膜光刻技术在精确图案化方面的贡献。

此外，研究人员还探讨了异质结的光电检测机制，包括载流子的传输和倍增效应，以及气隙在提高探测器性能中的作用。通过这些深入的研究，该团队不仅展示了无掩膜光刻机在异质结制备中的应用潜力，也为未来高性能光电探测器的发展提供了新的思路和方法。

泽攸科技无掩膜光刻机

在本研究中，泽攸科技的无掩膜光刻机在制备高性能PtTe2/WS2/金字塔状Si异质结构光探测器方面发挥了重要作用，为二维材料与硅基异质结构光探测器的研究提供了新思路，其特点有：

1、纳米压电位移台拼接技术：该技术使得设备在进行精细图案加工时，能够实现高精度的定位和拼接，这对于制造高性能MEMS器件至关重要。

2、红光引导曝光：配备的红光引导系统使得操作者能够直观地观察到曝光区域，提高了加工的准确性和操作的直观性。

3、所见即所得：操作界面设计直观，用户可以实时观察到加工过程和结果，确保了加工的精确性和重复性。

4、OPC修正算法：内置的光学邻近效应修正（OPC）算法能够对光刻过程中可能出现的图形失真进行修正，优化了图形质量，提高了加工的准确性。

5、CCD相机逐场自动聚焦：配备的CCD相机能够实现逐场自动聚焦，确保了在不同场次的加工过程中，图像的清晰度和聚焦精度。

6、灰度匀光技术：通过精确控制曝光光源的分布，实现了更加均匀的曝光效果，这对于提高图案的一致性和质量至关重要。