Graphene과 같은 2 차원 바카라 꽁 머니 테이프의 세계 최초 개발

 

그래 핀으로 대표되는 2 차원 원자 시트 ( "2 차원 바카라 꽁 머니"라고 함)는 미래의 전자 산업에서 시일 리콘 후 반도체, 6G, 유연한 장치, 광학, 자기 및 바이오 센서와 같은 차세대 통신에서 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다 예를 들어, 탄소로 만든 그래 핀이 바카라 꽁 머니에서 최고입니다캐리어 이동성(※ 1)가 표시된 것처럼, 통합 회로 및 다양한 센서에 응용 프로그램이 이루어지고 있습니다 또한,전이 금속 Dichalcogenide (TMD)(※ 2)라는 2 차원 반도체 바카라 꽁 머니는 초박형 채널 바카라 꽁 머니로서 우수한 작동을 나타냅니다 (실리콘 반도체는 매우 얇아서 산화물 필름이 특성에서 상당한 악화를 유발하여 사용할 수 없게됩니다) 육각형 붕소 (HBN)는 그래 핀 및 TMD의 특성을 개선하는 데 도움이되고 가스 장벽 특성이 우수한 절연 2 차원 바카라 꽁 머니입니다 또한, 이들 2 차원 바카라 꽁 머니를 라미네이션함으로써,보다 다양한 물리적 특성을 얻을 수 있으며, 장치의 특성이 더욱 향상 될 것이다

그러나 2 차원 바카라 꽁 머니의 장치를 제조 할 때는 금속 또는 기타 성장 기판이 실리콘 기판 또는 유연한 플라스틱 기판으로 전달되는 "전송"이라는 공정을 수행하여 많은 문제를 일으킨다 그래 핀은 구리 촉매 위에 있기 때문입니다화학 증기 증착 (CVD)(※ 3)이라는 방법을 사용하여 넓은 영역으로 합성 될 수 있지만 구리 위에 장치를 만들면 전기가 구리를 통해 흐르고 탁월한 그래 핀의 특성을 입증 할 수 없기 때문입니다 그림 1은 단일 계층 그래 핀의 일반적인 전송 과정을 보여줍니다 그래 핀은 매우 얇고 쉽게 찢을 수 있으므로 CVD 합성 후, 그래 핀은 중합체로 보호됩니다 (그림 1 (a, b)) 그 후, 구리는 산 용액 등에 기질을 담그면 용해 된 다음, 중합체 보호 필름/그래 핀을 사용하여 용액으로부터 제거한다 (도 1 (C, D)) 세척 후, 실리콘 기판 또는 이와 유사한 것으로 옮겨지고 (도 1 (E)), 마지막으로, 중합체는 아세톤과 같은 유기 용매에 침지되어 그것을 제거한다 (도 1 (f)) 이 방법은 많은 과제가 있습니다 (1) 그래 핀은 전달 중 중합체와 함께 찢어지는 경향이 있습니다 (2) 유기 용매는 중합체를 제거하기 위해 필요하며 (3) 폴리머를 완전히 제거하고 그래 핀 표면에서 완전히 제거 할 수 없으며, 에칭은 구리를 용해시키기 위해서는 재생 될 수 없으며, (5) 넓은 영역이 생성 될 수 없으며, (5) 유전자가 될 수 없습니다 전송 중에는 그렇게해야합니다 이러한 눈물과 오염은 2 차원 바카라 꽁 머니의 원래 특성을 크게 감소 시켜서 편리하고 조작자가 필요없이 대규모 기판에 사용될 수있는 전송 방법이 필요했습니다

Kyushu University의 공동 연구팀으로서, 2 차원 바카라 꽁 머니의 합성에서 풍부한 지식과 우수한 기술을 보유하고있는 Nitto Denko는 광범위한 산업에 고성능 바카라 꽁 머니를 개발하고 판매 한 우리는 위에서 언급 된 전송 문제를 해결하는 새로운 테이프를 성공적으로 개발했습니다 다양한 기능 테이프를 검사 한 후, 우리는 자외선 (UV 광)에 노출 될 때 접착 강도를 약 1/10으로 줄이는 테이프 (여기서는 UV 테이프라고 함)를 사용하여 고효율 그래 핀 전달을 달성했습니다 이 연구의 핵심은 UV 테이프가 강한 접착 상태로 그래 핀에 부착되어 테이프 측면에 단단히 "잡는"다음 UV 라이트에 의해 접착력 강도가 약화 될 때 "해제"한다는 아이디어입니다 과학적으로, 이것은 UV 광선이 그래 핀의 반 데르 발스 힘과 전이를 제어한다는 것을 의미합니다 이 연구에서 그래 핀에 적합한 테이프를 효율적으로 개발하기 위해 인공 지능 (AI)을 사용하여 연구 개발을 수행하여 최대 99%의 전달율을 달성했습니다 또한, 기존의 중합체 전사보다 결함과 잔류 물이 적으며, 이제 더 짧은 시간 내에 전달을 수행 할 수있다

그림 3은 그림 1에 표시된 일반적인 방법을 그림 2에 표시된 UV 테이프 전송 방법과 비교합니다 그림 3 (a)는 UV 테이프를 사용하여 전달 된 그래 핀의 미세한 이미지를 보여주고, 그림 3 (b)는 PMMA라는 중합체 보호 필름을 사용하여 전달 된 그래 핀의 미세한 이미지를 보여줍니다 UV 테이프를 사용한 그래 핀 (도 3 (a))은 기존의 방법보다 눈물과 잔류 물이 상당히 적으며 표면이 더 부드럽다는 것이 확인되었다 또한, 그래 핀 트랜지스터가 만들어지고 그래 핀을 통해 흐르는 캐리어 이동성이 측정되었을 때, UV 테이프의 전달 필름으로 더 높은 이동성 분포를 얻었다 (도 3 (c)) 또한,도 2에 도시 된 방법을 사용하여 구리 촉매를 여러 번 재사용 할 수있다

이 테이프 전송 방법은 그래 핀뿐만 아니라 다른 2 차원 바카라 꽁 머니에도 적용될 수 있습니다 우리는 테이프에서 접착제 및 기타 바카라 꽁 머니를 테이프에서 최적화하여 반도체의 2 차원 바카라 꽁 머니 인 TMD와 절연 HBN을 전달할 수 있도록 허용했습니다 그림 4 (a)는 대표적인 TMD 몰리브덴 이황화를 보여줍니다 (MOS₂) 전달의 결과는 삼각 곡물과 전체 막 모두 아름답게 전달되었음을 보여줍니다 또한 그림 4 (b)에 표시된 것처럼이 MOS₂로 우수한 트랜지스터 작동이 확인되었으며 테이프 전송에도 충분한 특성을 얻을 수 있음이 확인되었습니다 이 결과는 2030 년대에 예상되는 TMD를 사용하여 차세대 반도체 응용 프로그램으로 이어질 수 있습니다

그림 4 (c, d)는 HBN 전사 결과를 보여줍니다 여기서 우리는 HBN → Graphene → HBN에서 트리플 샷을 찍습니다 이러한 방식으로,이 연구에서 개발 된 UV 테이프를 사용함으로써, 함께 쌓인 다수의 2 차원 바카라 꽁 머니로 구성된 적층 구조를 만들 수있다

폴리머 필름과 달리 UV 테이프는 어느 정도의 경도가있어 가위로 자르고 처리 할 수 있습니다 그림 5에서 볼 수 있듯이 MOS₂에 잡힌 테이프를 자릅니다 가위로 작은 테이프를 원하는 위치에 부착하고 전달 한 다음 전극을 부착 한 다음 많은 MOS를 쉽게 추가합니다₂장치를 얻을 수 있습니다

UV 테이프로 전송에는 다른 장점이 있습니다 중합체 보호 필름과는 달리, "릴리스"할 때 유기 용매를 사용할 필요가 없으며 유연성이 있으므로도 6과 같이 다양한 바카라 꽁 머니 및 모양으로 옮길 수 있습니다 특히 플라스틱 유리 또는 유연한 중합체 기질로 전달하는 능력이 주요 이점입니다 또한 반도체의 MOS₂14577_14620 | 전도성 그래 핀 전극 사이에 샌드위치됩니다 (그림 6 (d))

플라스틱으로 전달 된 그래 핀의 적용으로Terahertz Wave (Thz wave)(※ 4)를 사용하여 센서를 만들었습니다 도 7 (a)는 플라스틱 기판상의 UV 테이프로 전달 된 그래 핀에 부착 된 전극을 보여준다 그 외에도 칼과 종이가 들어있는 봉투를 안에 넣습니다 (그림 7 (b)) 이어서, Thz 파를 위에서 조사하여 그래 핀에서 생성 된 전압을 측정 하였다 이것은 그림 7 (c)와 같이 나이프를 명확하게 식별 할 수 있습니다 또한 면밀히 살펴보면 종이 조각이 봉투 안에 있음을 알 수 있습니다 이 측정은 공항 등의 보안에 사용될 수 있으며 그래 핀이 THZ 센서로 효과적임을 나타냅니다 또한 그래 핀 장치를 열 센서로 사용할 수 있음을 발견했습니다

마지막으로, 그림 8은 UV 테이프 라이브러리를 보여줍니다 그래 핀, HBN, MOS₂및 WS₂테이프에 부착되어 사용자가 단순히 사용자 자체 보드에 픽업하여 부착하여 껍질을 벗기고 2 차원 바카라 꽁 머니를 전송할 수 있습니다 최종 사용자에게 매우 간단한 방법을 제공함으로써,이 전사 방법은 2 차원 바카라 꽁 머니를 산업화하는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다

현재 개발은 매우 독특하고 혁신적인 전송 방법이므로 많은 연구자들이 그것을 사용할 수있게하고 2 차원 바카라 꽁 머니에 대한 연구를 자극하고, 2 차원 바카라 꽁 머니에 대한 새로운 응용 분야를 개발하고, 새로운 산업을 창출하기를 희망합니다 또한, 시일 리콘 후 장치 및 센서와 같은 산업 응용 분야를 향한 시선으로 그래 핀을 최대 4 인치 (φ100mm)로 전달할 수 있지만 다양한 2 차원 바카라 꽁 머니를 사용하여 더 큰 웨이퍼 수준에서 전달하는 것을 목표로합니다 또한, 우리는 많은 대학 및 회사와의 활동적인 산업-학술 협력을 통해 2 차원 자료의 실제 적용을 촉진 할 것입니다

이 연구는 새로운 에너지 및 산업 기술 개발 기관의 주요 연구 프로그램, "고성능 테이프를 사용한 2 차원 바카라 꽁 머니에 대한 혁신적인 전송 방법 개발"(JPNP14004) 및 교육, 문화, 스포츠, 과학 및 기술의 학업 적 변화에 대한 보조금 및 기술의 보조금 및 공학적 과학 (A), "25- 내원의 과학 및"25- 내원 과학 (A), " 변경 "(21H05232, 21H05233, 21H05235, 22H05470, 22H0547 8) (지역 대표 : 전 히로키), 일본 과학 홍보 협회 (JSPS) 과학 연구를위한 보조금 (23K18878, 19K22113, 18H03864) (지역 : hiroki) (21k04996, 22H05146) (지역 대표 : Tsuji Yuta), (22F22358) (지역 대표 : Suenaga Kazutomo), 전략적 창의적 연구 연구소 (JST) 전략적 창의적 연구 촉진 팀 유형 연구 (CREST) "Free Array of Atomics and Moleculs, 연구 공식 및 Moleculs" " (연구 책임자 : Kimizuka Nobuo), "Nanovas를 사용한 물리적 특성 측정 방법의 원자력 및 분자 어레이 제어 및 개발 (JPMJCR20B1) (Principal Investigator : Suenaga Kazutomo),"나노 스케일 열 관리 기본 기술 "(연구 책임자 : Maruyama Shigeo),"미래의 열 전달 및 미래의 혁신 및 " 측정 "(JPMJCR18I1) (교장 조사관 : Takahashi Atsushi),"미래의 사회 제작 프로젝트 생성 " -이 연구 주제는 연구 주제에 의해"커스터마이즈 가능한 광학 감지를 설정하고 사회에 새로운 가치를 가져다주는 광학 정보의 고급 활용 "(JPMJMI23G1)에 의해 부여되었습니다 (JPMJMI23G1) 본격적인 연구 (Nagagabe Nobuyuki가 감독 한 운영) 및 연구 주제는 "비파괴 이미지 검사를위한 스마트 시트 만들기"(주요 조사관 : Kono Yukio) Kanagawa Prefectural Advanced Industrial and Technology (KISTEC)의 전략적 연구 종자 개발 프로젝트에서

게시 된 잡지 :Nature Electronics
제목 : 조정 가능한 접착력 테이프 테이프를 사용하여 2 차원 바카라 꽁 머니 전송 준비
저자 : Maki Nakatani, Satoru Fukamachi, Pablo Solís-Fernández, Satoshi Honda, Kenji Kawahara, Yuta Tsuji, Yosuke Sumiya, Mai Kuroki, Kou Li, Qiunan Liu, Yung-chang Lin, Aika Changida 현 구리, 케니 치 오카다, 카즈나리 요시사와, 아트시 치 야스이, 히로키 전
doi : 101038/s41928-024-01121-3

(※ 1) 경력 이동성

이것은 전기장이 문제에 적용될 때 캐리어 (전자, 구멍)가 이동하는 속도에 해당합니다 이는 장치 바카라 꽁 머니의 중요한 지표 중 하나입니다 이동성이 높을수록 장치가 더 빨리 작동합니다 단위는 CM²/vs[참조로 돌아 가기]

(※ 2) 전이 금속 디칼 코게 나이드 (TMD)

두께가 약 1 nm 인 2 차원 바카라 꽁 머니, 몰리브덴 및 텅스텐과 같은 전이 금속, 그리고 황 및 셀레늄과 같은 chalcogens (그룹 16 요소) 밴드 갭이 1-2 eV, 100 cm²그것은/v보다 더 큰 캐리어 이동성을 나타내며, 실리콘 이후 바카라 꽁 머니로 높은 기대치를 끌고 있습니다[참조로 돌아 가기]

(※ 3) 화학 증기 증착 (CVD 방법)

이것은 고온 원료를 기질과 반응하여 600-1200 ° C로 가열하여 2 차원 바카라 꽁 머니를 합성하는 방법이며, 전 세계적으로 넓은 지역에서 합성 할 수있는 방법으로 널리 사용됩니다 이 연구에서, 그래 핀의 구리 기판 및 메탄, HBN에 대한 철-니켈 합금 및 보라진 (B₃n₃H₆), MOS₂|, Sapphire Board and MOO₃그리고 황이 사용됩니다 모든 기판에는 "전달"이 필요합니다 또한, 2 차원 바카라 꽁 머니의 연구 및 개발에 실리콘 기질을 사용하는 것이 일반적이기 때문에 많은 보고서가 작성되었으므로 실리콘 기판 이이 연구에서 표준 전달 목적지로 사용되었습니다[참조로 돌아 가기]

(※ 4) Terahertz Wave (THZ Wave)

약 30 μm ~ 3mm의 파장이있는 빛 에너지가 낮고 바카라 꽁 머니 투과성이 높기 때문에 비파괴 테스트 및 바카라 꽁 머니 식별에 사용됩니다 Furthermore, since it is an electromagnetic wave with a high frequency, research into applied information and communications is also being carried out actively 이 연구에서, THZ 생성기에서 생성 된 THZ 파는 그래 핀 장치를 사용하여 장애물을 통과 한 후 THZ 파를 감지하는데 사용되었다[참조로 돌아 가기]