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蔡司显微镜客户成就半导体材料

发布日期：2021-01-29 13:26:27

 　　　　据Nature Communications和Nano Letters上最新发表的文章报道，Holleitner教授和Finley教授率领的WSI团队利用蔡司氦离子蔡司显微镜在二维半导体材料二硫化钼(MoS2)中精心设计了原子缺陷。关于他们的研究，我们采访了Holleitner教授和Elmar Mitterreiter——该团队的成员之一、同时也是该系列文章的共同作者。

　　是什么科学问题促使您开展这项研究?

　　量子技术的重要性日益凸显。为了探索信息技术的最小单元、寻求合适量子技术的基质材料，人们开展了深入广泛的研究。在这个过程中，我们急需一种易调整、快速且高精密度的纳米图案加工技术，蔡司显微镜从而在合适的材料中创建最小的功能单元。二维材料不仅具有独特的电子和光学性质，还可以提供平面外(out-of-plane)方向上的量子限制或限域效应，堪称是基质材料的理想选择。蔡司显微镜在此基础上，我们提出了这样一个问题：如何在二维材料(如MoS2)中实现原子级别的功能化?例如，如何在大规模应用中精密构建具有光学活性的原子缺陷?在加工和应用过程中的实际物理过程又是什么?

　　蔡司氦离子显微镜(HIM)是如何实现上述工作的?

　　

 

　　▲利用氦离子显微镜(HIM)对二维材料进行高分辨率图案加工。此图展示了氦离子束(红色)照射下的单层二硫化钼以及利用扫描隧道显微镜(STM)进行后续研究。

　　基于二维材料本身的特质，对其的纳米级加工就需要很高的表面灵敏度。蔡司显微镜此外，潜在的工业界应用还需要我们的加工工艺能满足高精度、可扩展和快速图案加工的要求。

　　蔡司氦离子显微镜(HIM)(点击查看)正是集所需的各种特性于一身的解决方案。蔡司显微镜对于本实验中使用的MoS2二维材料，氦离子与MoS2在亚纳米尺度上相互作用，以极高的精密度准确地去除MoS2基质晶体中的单个原子。

　　

 

　　▲利用氦离子显微镜进行图案加工处理。左图：绿线代表所需加工的间距为20 nm的线形图案。右图：利用扫描隧道显微镜(STM)解析得到的单层二硫化钼的线形图案。蔡司显微镜从结果中我们可以看到线条的间距为所设计的20 nm，蔡司显微镜同时我们也发现每条线的平均宽度约为8 nm。STM的测量是在美国伯克利的Molecular Foundry与Bruno Schuler和Alex Weber-Bargioni共同完成的。