新研究構筑1024高像素密度光電探測器陣列

4英寸晶圓的圖案化Ti3C2Tx薄膜（金屬所供圖）

　　在電子和光電器件中，二維過渡金屬碳化物和氮化物MXene被公認為具有重要應用潛力。中國科學院金屬研究所（以下簡稱金屬所）沈陽材料科學國家研究中心的科研人員與國內多家單位科研團隊合作，提出一種具有微米級分辨率的晶圓級MXene薄膜圖案化方法，并構筑了1024高像素密度光電探測器陣列。日前，相關研究成果在線發表于《先進材料》（Advanced Materials）。

　　科研人員發現，此前已報道的MXene薄膜的圖案化方法難以兼顧效率、分辨率和與主流硅工藝的兼容性。比如，電子束光刻法可以實現較高的圖案分辨率，但效率較低，不適用于大面積圖案化；直接寫入、激光蝕刻和噴墨印刷等其他圖案化方法速度較快，但通常缺乏足夠的分辨率。

　　為此，金屬所科研團隊聯合南京大學、燕山大學、中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所等單位研究人員，對Ti3C2Tx溶液離心工藝和襯底親水性進行優化后，采用旋涂法制備了4英寸MXene薄膜，并通過優化半導體光刻和干法刻蝕工藝實現了晶圓級MXene薄膜的圖案化，精度達到2微米。

　　基于上述研究基礎并結合硅（Si）的光電性能，科研團隊制備了MXene/Si肖特基結光電探測器，實現高達7.73×1014 Jones的探測度以及6.22×106的明暗電流比，為目前所報道的MXene光電探測器的最高性能。使用碳納米管晶體管作為選通開關，科研人員制備了1晶體管-1探測器（1T1P）的像素單元，并成功構筑目前最大的MXene功能陣列。

　　據悉，該工作將促進兼容主流半導體工藝的大規模高性能MXene電子學的發展。