Atomically precise graphene etch stops for three dimensional integrated systems from two dimensional material heterostructures.
Atomically precise graphene etch stops for three dimensional integrated systems from two dimensional material heterostructures.
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原子上精确的石墨烯蚀刻可以从二维材料异质结构的三维集成系统中停止。
DOI：
10.1038/s41467-018-06524-3
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发表时间：
2018-09-28
影响因子：
16.6
通讯作者：
M van der Zande A
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Son J;Kwon J;Kim S;Lv Y;Yu J;Lee JY;Ryu H;Watanabe K;Taniguchi T;Garrido-Menacho R;Mason N;Ertekin E;Huang PY;Lee GH;M van der Zande A
原子级精确的制造方法对于下一代技术的开发至关重要。例如，在基于范德华异质结构的纳米电子学中，二维材料堆叠形成纳米厚度的器件，主要挑战是以原子精度进行图案化并单独寻址每个分子层。在这里，我们展示了一种原子级薄的石墨烯蚀刻停止层，用于通过使用二氟化氙气体选择性蚀刻二维材料来图案化范德华异质结构。石墨烯蚀刻停止层能够通过访问埋层并形成一维接触，对异质结构的复杂器件进行一步图案化。具有氟化石墨烯触点的石墨烯晶体管在载流子密度为 4 × 1012 cm−2 和接触电阻率为 80 Ω·μm 时表现出 40,000 cm2 V−1 s−1 的室温迁移率。我们通过具有多个活性层的三维集成纳米电子器件和性能可与最先进技术相媲美的纳米机电器件展示了石墨烯蚀刻停止的多功能性。薄材料图案化的制造方法是构建分子级器件的关键工具。在这里，作者报告了一种使用 XeF2 气体的选择性蚀刻方法，对具有多个活性层的基于石墨烯的异质结构进行图案化，并实现具有 80 Ω·μm 低接触电阻率的一维接触
Atomically precise fabrication methods are critical for the development of next-generation technologies. For example, in nanoelectronics based on van der Waals heterostructures, where two-dimensional materials are stacked to form devices with nanometer thicknesses, a major challenge is patterning with atomic precision and individually addressing each molecular layer. Here we demonstrate an atomically thin graphene etch stop for patterning van der Waals heterostructures through the selective etch of two-dimensional materials with xenon difluoride gas. Graphene etch stops enable one-step patterning of sophisticated devices from heterostructures by accessing buried layers and forming one-dimensional contacts. Graphene transistors with fluorinated graphene contacts show a room temperature mobility of 40,000 cm2 V−1 s−1 at carrier density of 4 × 1012 cm−2 and contact resistivity of 80 Ω·μm. We demonstrate the versatility of graphene etch stops with three-dimensionally integrated nanoelectronics with multiple active layers and nanoelectromechanical devices with performance comparable to the state-of-the-art. Fabrication methods to pattern thin materials are a critical tool to build molecular scale devices. Here the authors report a selective etching method using XeF2 gas to pattern graphene based heterostructures with multiple active layers and achieve 1D contacts with low contact resistivity of 80 Ω·µm
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