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“微”祝福｜小型台式无掩膜光刻落户深圳大学为您献上微加工的圣诞祝福

Quantum Design中国子公司 2019-12-25 11:21:33 410 浏览

由英国科学院院士、剑桥大学卡文迪许实验室Russell Cowburn教授亲自设计并研发的小型台式无掩膜激光直写仪（MicroWriter ML3, Durham Magneto Optics, Ltd.）于近日在深圳大学成功安装并应用。该无掩膜光刻系统具有操作灵活、结构小巧（70 cm × 70 cm × 70 cm）、直写速度快、分辨率高（< 1 um）等特点。直写时无需掩膜版，可利用画图软件直接设计版图进行直写曝光。同时，MicroWriter售价及维护成本低，应用操作极具人性化，可为光机电、微流控和半导体等领域的实验室提供Z佳的微加工解决方案。

经过不断的升级和发展，MicroWriter目前在ZG已有近50多家用户群体，包括清华大学、北京大学、ZG科学院、南京大学、复旦大学、ZG科技大学、华中科技大学等在内的高校研究所，研究领域涵盖材料、物理、化学、机械、光电子等各个领域。

图1. （左）安装在深圳大学的小型无掩膜激光直写系统（MicroWriter ML3 Baby）；（右）由MicroWriter直写完成的“圣诞祝福”曝光结果

图2. 利用该小型激光直写系统（MicroWriter ML3 pro）制备的超精细线条（~ 0.6μm）阵列曝光结果（其中标尺大小为10μm）

图3. 利用MicroWriter可以实现准3D的灰度曝光（0 – 255阶），左图为实现灰度曝光的设计版图，右图为实际的曝光结果（曝光图形实际尺寸为 500μm × 500μm）

相关参考：

1.英国科学院院士、剑桥大学教授Russell Cowburn介绍：https://www.phy.cam.ac.uk/directory/cowburnr

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“微”祝福｜小型台式无掩膜光刻落户深圳大学为您献上微加工的圣诞祝福

由英国科学院院士、剑桥大学卡文迪许实验室Russell Cowburn教授亲自设计并研发的小型台式无掩膜激光直写仪（MicroWriter ML3, Durham Magneto Optics, Ltd.）于近日在深圳大学成功安装并应用。该无掩膜光刻系统具有操作灵活、结构小巧（70 cm × 70 cm × 70 cm）、直写速度快、分辨率高（< 1 um）等特点。直写时无需掩膜版，可利用画图软件直接设计版图进行直写曝光。同时，MicroWriter售价及维护成本低，应用操作极具人性化，可为光机电、微流控和半导体等领域的实验室提供Z佳的微加工解决方案。

经过不断的升级和发展，MicroWriter目前在ZG已有近50多家用户群体，包括清华大学、北京大学、ZG科学院、南京大学、复旦大学、ZG科技大学、华中科技大学等在内的高校研究所，研究领域涵盖材料、物理、化学、机械、光电子等各个领域。

图1. （左）安装在深圳大学的小型无掩膜激光直写系统（MicroWriter ML3 Baby）；（右）由MicroWriter直写完成的“圣诞祝福”曝光结果

图2. 利用该小型激光直写系统（MicroWriter ML3 pro）制备的超精细线条（~ 0.6μm）阵列曝光结果（其中标尺大小为10μm）

图3. 利用MicroWriter可以实现准3D的灰度曝光（0 – 255阶），左图为实现灰度曝光的设计版图，右图为实际的曝光结果（曝光图形实际尺寸为 500μm × 500μm）

相关参考：

1.英国科学院院士、剑桥大学教授Russell Cowburn介绍：https://www.phy.cam.ac.uk/directory/cowburnr

2019-12-25 11:21:33 410 0

“微莲花，微祝福”| 无掩膜激光直写光刻仪3D灰度曝光应用

近年来，实现微纳尺度下的3D灰度结构在包括微机电（MEMS）、微纳光学及微流控研究领域内备受关注，良好的线性侧壁灰度结构可以很大程度上提高维纳器件的静电力学特性，信号通讯性能及微流通道的混合效率等。相比一些获取灰度结构的传统手段，如超快激光刻蚀工艺、电化学腐蚀或反应离子刻蚀等，灰度直写图形曝光结合干法刻蚀可以更加方便地制作任意图形的3D微纳结构。该方法中，利用微镜矩阵（DMD）开合控制的激光灰度直写曝光表现出更大的操作便捷性、易于设计等特点，不需要特定的灰度色调掩膜版，结合软件的图形化设计可以直观地获得灰度结构[1]。

由英国科学院院士，剑桥大学Russell Cowburn教授主导设计研制的小型无掩膜激光直写光刻仪（MicroWriter, Durham Magneto Optics），是一种利用图形化DMD微镜矩阵控制的直写曝光光刻设备。该设备可以在无需曝光掩膜版的条件下，根据用户研究需要，直接在光刻胶样品表面上照射得到含有3D灰度信息的曝光图案，为微流控、MEMS、半导体、自旋电子学等研究领域提供方便GX的微加工方案。此外，它还具备结构紧凑（70cm × 70cm X×70cm）、高直写速度，高分辨率（XY ~ 0.6 um）的特点。采用集成化设计，全自动控制，可靠性高，操作简便。目前在国内拥有包括清华大学、北京大学、ZG科技大学、南京大学等100余家应用单位，受到广泛的认可和好评。

结合MicroWriter的直写曝光原理，通过软件后台控制DMD微镜矩阵的开合时间，或结合样品表面的曝光深度，进而可以实现0 - 255阶像素级3D灰度直写。为上述相关研究领域内的3D线性灰度结构应用提供了便捷有效的实验方案。

图1 利用MicroWriter在光刻胶样品表面上实现的3D灰度直写曝光结果，其中左上、左下为灰度设计原图，右上、右下为对应灰度曝光结果，右上莲花图案实际曝光面积为380 × 380 um，右下山水画图案实际曝光面积为500 × 500 um

图2 利用MicroWriter实现的3D灰度微透镜矩阵曝光结果，其中SEM形貌可见其优异的平滑侧壁结构

厦门大学萨本栋微纳米研究院的吕苗研究组利用MicroWriter的灰度直写技术在硅基表面实现一系列高质量的3D灰度图形转移[2]，研究人员通过调整激光直写聚焦深度以及优化离子刻蚀工艺，获得具有良好侧壁平滑特征的任意3D灰度结构，其侧壁的表面粗糙度低于3 nm，相较此前报道的其他方式所获得的3D灰度结构，表面平滑性表现出显著的优势。MicroWriter的灰度曝光应用为包括MEMS，微纳光学及微流控等领域的研究提供了优质且便捷的解决方案。

图3 利用MicroWriter激光直写在硅基表面实现图形转移过程示意图

图4 利用MicroWriter激光直写曝光在硅基表面转移所得的3D灰度结构的实际测量结果与理论设计比较，其中图a中红色散点表示实际图形结构的纵向高度，黑色曲线为图案设计结果；图b中左为设计图形的理论各点高度，右为实际转移结果的SEM形貌结果，其中标准各对应点的实际高度。综上可以看出其表现出优异的一致性

图5 利用AFM对抛物面硅基转移结构的精确测量与分析，可以看到起侧壁的表面平滑度可以小至3 nm以下，表现出优异的侧壁平滑性

利用MicroWriter激光直写曝光技术，不仅可以直接制备任意形状的硅基微纳灰度结构，而且可以将制备的3D结构作为模具、电镀模板或牺牲层来应用在其他材料上，如聚合物、金属或玻璃等。这种直观化的激光直写技术在诸多维纳器件研究领域中表现出显著的应用优势和开发前景。

参考文献：

[1] Hybrid 2D-3D optical devices for integrated optics by direct laser writing. Light Sci. Appl. 3, e175 (2014)

[2] Fabrication of three-dimensional silicon structure with smooth curved surfaces. J. Micro/Nanolith. MEMS MOEMS 15(3), 034503

相关参考：

英国科学院院士、剑桥大学教授Russell Cowburn介绍：https://www.phy.cam.ac.uk/directory/cowburnr

2020-07-07 13:37:14 421 0

微纳光刻好助手！小型台式无掩膜直写光刻系统

文章导读

随着国内各学科的发展和产业的升级，相关的科研院所和企事业单位对各种微纳器件光刻加工的需求日益增多。然而，这些微纳器件光刻需求很难被传统的掩模光刻设备所满足，主要是因为拥有这类的光刻需求的用户不仅需要制备出当前的样品，还需要对光刻结构进行够迅速迭代和优化。

为了满足微纳器件对光刻的需求，Quantum Design中国推出了小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3作为微纳器件光刻的解决方案。与传统的掩模光刻相比，MicroWriter ML3根据用户计算机中设计的图形在光刻胶上制备出相应的结构，节省了制备光刻板所需要的时间和经费，可以实现用户对光刻结构快速迭代的需求。此外，MicroWriter ML3 可用于各类正性和负性光刻胶的曝光，最高光刻精度可达0.4 μm，套刻精度±0.5 μm，最高曝光速度可达180mm2/min。目前，MicroWriter ML3在国内的拥有量超过150台，被用于各类微纳器件的光刻加工。

人工智能领域器件制备

人工智能相关的运算通常需要进行大量的连续矩阵计算。从芯片的角度来说，连续矩阵运算主要需求芯片具有良好的乘积累加运算（MAC）的能力。可以说，MAC运算能力决定了芯片在AI运算时的表现。高效MAC运算可以由内存内运算技术直接实现。然而，基于的冯诺依曼计算架构的芯片在内存和逻辑运算之间存在着瓶颈，限制了内存内的高速MAC运算。理想的AI芯片构架不仅要有高效的内存内运算能力，还需要具有非易失性，多比特存储，可反复擦写和易于读写等特点。

复旦大学包文中教授课题组利用小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3制备出基于单层MoS2晶体管的两晶体管一电容（2T-1C）单元构架[1]。经过实验证明，该构架十分适用于AI计算。在该构架中，存储单元是一个类似1T-1C的动态随机存储器（DRAM），其继承了DRAM读写速度快和耐反复擦写的优点。此外，MoS2晶体管极低的漏电流使得多层级电压在电容中有更长的存留时间。单个MoS2的电学特性还允许利用电容中的电压对漏电压进行倍增，然后进行模拟计算。乘积累加结果可以通过汇合多个2T-1C单元的电流实现。实验结果证明，基于此构架的芯片所训练的神经网络识别手写数字可达到90.3%。展示出2T-1C单元构架在未来AI计算领域的潜力。相关工作发表在《Nature Communication》（IF=17.694）。

图1. 两晶体管一电容（2T-1C）单元构架和使用晶圆尺寸的MoS2所制备的集成电路。

（a）使用化学气相沉积法（CVD）批量制备的晶圆尺寸的MoS2。

（b）CVD合成的MoS2在不同位置的Raman光谱。

（c）在2英寸晶圆上使用MicroWriter ML3制备的24个MoS2晶体管的传输特性。

（d）MicroWriter ML3制备的2T-1C单元显微照片。图中比例尺为100 μm。

（e）2T-1C单元电路示意图，包括储存和计算模块。

（f）2T-1C单元的三维示意图，其中包括两个MoS2晶体管和一个电容组件。

（g）2T-1C单元阵列的电路图。

（h）典型卷积运算矩阵。

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生物微流控领域器件制备

酿酒酵母菌是一种具有高工业附加值的菌种，其在真核和人类细胞研究等领域也有着非常重要的作用。酿酒酵母菌由于自身所在的细胞周期不同，遗传特性不同或是所处的环境不同可展现出球形单体，有芽双体或形成团簇等多种形貌。因此获得具有高纯度单一形貌的酿酒酵母菌无论是对生物学基础性研究还是对应用领域均有着非常重要的意义。

澳大利亚麦考瑞大学Ming Li课题组利用小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3制备了一系列矩形微流控通道[2]。在制备的微流控通道中，通过粘弹性流体和牛顿流体的共同作用对不同形貌的酿酒酵母菌进行了有效的分类和收集。借助MicroWirter ML3中所采用的无掩模技术，课题组可以轻易实现对微流控传输通道长度的调节，优化出对不同形貌酵母菌进行分类的最佳参数。相关工作结果在SCI期刊《Analytical Chemistry》（IF=8.08）上发表。

图2.在MicroWriter ML3制备的微流控通道中利用粘弹性流体对不同形貌的酿酒酵母菌进行微流控连续筛选。

图3.在MicroWriter ML3制备的微流控流道中对不同形貌的酿酒酵母菌的分类和收集效果。

（a）为收集不同形貌酿酒酵母菌所设计的七个出口。

（b）不同形貌酵母菌在通过MicroWriter ML3制备的流道后与入口处的对比。

（c）MicroWriter ML3制备的微流控连续筛选器件对不同形貌的酵母菌的筛选效果。从不同出口处的收集结果可以看出，单体主要在O1出口，形成团簇的菌主要O4出口。

（d）MicroWriter ML3制备的微流控器件对不同形貌的酿酒酵母菌的分类结果，单体（蓝色），有芽双体（黄色）和形成团簇（紫色）。

（e）和（f）不同出口对不同形貌的酿酒酵母菌的分离和收集结果的柱状图。误差棒代表着三次实验的误差结果。

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医学检测领域器件制备

在新冠疫情大流行的背景下，从大量人群中快速筛查出受感染个体对于流行病学研究有着十分重要的意义。目前，新冠病毒诊断采用的普遍标准主要是基于分析逆转录聚合酶链反应，可是在检测中核酸提取和扩增程序耗时较长，很难满足对广泛人群进行筛查的要求。

复旦大学魏大程教授课题组利用小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3制备出基于石墨烯场效应晶体管（g-FET）的生物传感器[3]。该传感器上拥有Y形DNA双探针（Y-双探针），可用于新冠病毒的核酸检测分析。该传感器中的双探针设计，可以同时靶向SARS-CoV-2核酸的ORF1ab和N基因，从而实现更高的识别率和更低的检出极限（0.03份μL−1)。这一检出极限比现有的核酸分析低1-2个数量级。该传感器最快的核酸检测速度约为1分钟，并实现了直接的五合一混合测试。由于快速、超灵敏、易于操作的特点以及混合检测的能力，这一传感器在大规模范围内筛查新冠病毒和其他流行病感染者方面具有巨大的前景。该工作发表在《Journal of the American Chemical Society》（IF=16.383）。

图4. 利用MicroWriter ML3制备基于g-FET的Y形双探针生物传感器。

（a）Y形双探针生物传感器进行SARS-CoV-2核酸检测的流程图。

（b）选定的病毒序列和探针在检测SARS-CoV-2时所靶向的核酸。ORF1ab: 非结构多蛋白基因; S: 棘突糖蛋白基因; E: 包膜蛋白基因; M: 膜蛋白基因; N: 核衣壳蛋白基因。图中数字表示SARS-CoV-2 NC_045512在GenBank中基因组的位置。

（c）经过MicroWriter ML3光刻制备的生物传感器的封装结果。图中的比例尺为1 cm。

（d）通过MicroWriter ML3制备的石墨烯通道的光学照片。

（e）在石墨烯上的Cy3共轭Y型双探针。图中的比例尺为250 μm。

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二维材料场效应管器件制备

石墨烯的发现为人类打开了二维材料的大门，经历十多年的研究，二维材料表现出的各种优良性能依然吸引着人们。然而，在工业上大规模应用二维材料仍然存在着很多问题，所制成的器件不能符合工业标准。

近日，复旦大学包文中教授课题组通过利用机器学习 (ML) 算法来评估影响工艺的关键工艺参数MoS2顶栅场效应晶体管 (FET) 的电气特性[4]。晶圆尺寸的器件制备的优化是利用先利用机器学习指导制造过程，然后使用小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3进行制备，最终优化了迁移率、阈值电压和亚阈值摆幅等性能。相关工作结果发表在《Nature Communication》（IF=17.694）。

图5. MoS2 FETs的逻辑电路图。

（a），（b），（c）和（d）各类电压对器件的影响。

（e）使用小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3制备的正反器和（f）相应实验结果

（g）使用小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3制备的加法器和（h）相应的实验结果。

图6. 利用MoS2 FETs制备的模拟，储存器和光电电路。

（a）使用MicroWriter ML3无掩膜光刻机制备的环形振荡器和（b）相应的实验结果。

（c）通过MicroWriter ML3制备的基于MoS2 FETs制备的存储阵列和（d-f）相应的实验结果。

（g）利用MicroWriter ML3制备的光电电路和（h-i）相应的表现结果。

图7. 使用小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3在晶圆上制备MoS2场效应管。

（a）MicroWriter ML3在两寸晶圆上制备的基于MoS2场效应管的加法器。

（b），（c）和（d）在晶圆上制备加法器的运算结果。

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钙钛矿材料柔性器件制备

质子束流的探测在光学基础物理实验和用于癌症治疗的强子疗法等领域是十分重要的一项技术。传统硅材料制备的场效应管装置由于价格昂贵很难被大规模用于质子束流的探测。塑料闪烁体和闪烁纤维也可以被用于质子束流的探测。可是基于上述材料的设备需要复杂的同步和校正过程，因此也很难被大规模推广应用。在最近十年间科学家把目光投向了新材料，为了找出一种同时具有出色的力学性能和造价低廉的材料，用以大规模制质子束流探测设备。钙钛矿材料近来被认为是制备质子束流探测器的理想材料。首先，钙钛矿材料可以通过低温沉积的方法制备到柔性基底上。第二，该材料的制造成本相对较低。钙钛矿材料已被用于探测高能光子，阿尔法粒子，快中子和热中子等领域。对于利用钙钛矿材料制备的探测器探测质子束的领域尚属空白。

近日，意大利博洛尼亚大学Ilaria Fratelli教授课题组利用小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3制备出用于质子束探测的3D-2D混合钙钛矿柔性薄膜检测器[5]。在5MeV质子的条件下，探测器的探测束流范围为从4.5 × 105 到 1.4 × 109 H+ cm−2 s−1，可连续检测的辐射最高敏感度为290nCGy−1mm−3，检测下限为72 μGy s−1。该工作结果发表在学术期刊《Advanced Science》（IF=17.521）。

图8. MicroWriter ML3在PET柔性基板上制备的3D-2D钙钛矿薄膜器件。

（A）MAPbBr3 (3D) 和(PEA)2PbBr4 (2D)钙钛矿材料的结构示意图。

（B）通过MicroWriter ML3无掩模激光直写机制备出的检测器，图中标尺长度为500 μm。

（c）3D-2D混合钙钛矿材料的低掠射角XRD结果。

（d）3D-2D混合钙钛矿材料的AFM表面形貌图。

图9. 3D-2D钙钛矿材料的电学和光电学方面的性能。

（Ａ）由MicroWriter ML3无掩模光刻机制备柔性器件。

（Ｂ）通过MicroWriter ML3制备的柔性器件在不同弯曲程度条件下的电流－电压曲线图。

（Ｃ）3D-2D钙钛矿材料柔性器件的PL光谱结果。

（Ｄ）3D-2D钙钛矿材料柔性器件的紫外－可见光光谱。

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参考文献

[1] Y. Wang, et al. An in-memory computing architecture based on two-dimensional semiconductors for multiply-accumulate operations. Nature Communications, 12, 3347 (2021).

[2] P. Liu, et al. Separation and Enrichment of Yeast Saccharomyces cerevisiae by Shape Using Viscoelastic Microfluidics. Analytical Chemistry, 2021, 93, 3, 1586–1595.

[3] D. Kong, et al. Direct SARS-CoV-2 Nucleic Acid Detection by Y-Shaped DNA Dual-Probe Transistor Assay. Journal of the American Chemical Society, 2021, 143, 41, 17004.

[4] X. Chen, et al. Wafer-scale functional circuits based on two dimensional semiconductors with fabrication optimized by machine learning. Nature Communications, 12, 5953 (2021).

[5] L. Basirico, et al. Mixed 3D–2D Perovskite Flexible Films for the Direct Detection of 5 MeV Protons. Advanced Science, 2023,10, 2204815.

小型台式无掩膜直写光刻系统

小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3由英国剑桥大学卡文迪许实验室主任/英国皇家科学院院士Cowburn教授根据其研究工作的需要而专门设计开发的科研及研发生产光刻利器。

图10. a)小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3。MicroWriter ML3 b)在正胶上制备线宽为400 nm的结构，c)正胶上制备的电极结构，d)在SU8负胶上制备的高深宽比结构和e)灰度微结构。

MicroWriter ML3的优势：

实验成本低：相比于传统光刻机，该光刻系统无需掩膜板，同时它也可以用来加工掩膜板，年均可节省成本数万元；

实验效率高：通过在计算机上设计图案就可轻松实现不同的微纳结构或器件的加工，同时具有多基片自动顺序加工功能；

光刻精度高：系统具有多组不同分辨率的激光加工模块(0.4 μm，0.6 μm， 1 μm，2 μm, 5 μm)，且均可通过软件自由切换；

加工速度快：最高可实现180 mm2/min的快速加工；

具有3D加工能力：256级灰度，可实现Z方向的不同深浅的加工；

适用范围广：可根据光刻需求的不同，配备365 nm，385 nm和405 nm波长光源或安装不同波长双光源；

使用成本低：设备的采购，使用和维护成本低于常规的光刻系统。

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2023-06-07 16:24:57 136 0

微纳光刻好助手！小型台式无掩膜直写光刻系统

为了满足微纳器件对光刻的需求，Quantum Design中国推出了小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3作为微纳器件光刻的解决方案。与传统的掩模光刻相比，MicroWriter ML3根据用户计算机中设计的图形在光刻胶上制备出相应的结构，节省了制备光刻板所需要的时间和经费，可以实现用户对光刻结构快速迭代的需求。此外，MicroWriter ML3 可用于各类正性和负性光刻胶的曝光，最高光刻精度可达0.4 μm，套刻精度±0.5 μm，最高曝光速度可达180mm²/min。目前，MicroWriter ML3在国内的拥有量超过150台，被用于各类微纳器件的光刻加工。

人工智能领域器件制备

复旦大学包文中教授课题组利用小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3制备出基于单层MoS2晶体管的两晶体管一电容（2T-1C）单元构架^[1]。经过实验证明，该构架十分适用于AI计算。在该构架中，存储单元是一个类似1T-1C的动态随机存储器（DRAM），其继承了DRAM读写速度快和耐反复擦写的优点。此外，MoS₂晶体管极低的漏电流使得多层级电压在电容中有更长的存留时间。单个MoS₂的电学特性还允许利用电容中的电压对漏电压进行倍增，然后进行模拟计算。乘积累加结果可以通过汇合多个2T-1C单元的电流实现。实验结果证明，基于此构架的芯片所训练的神经网络识别手写数字可达到90.3%。展示出2T-1C单元构架在未来AI计算领域的潜力。相关工作发表在《Nature Communication》（IF=17.694）。

图1. 两晶体管一电容（2T-1C）单元构架和使用晶圆尺寸的MoS₂所制备的集成电路。

（a）使用化学气相沉积法（CVD）批量制备的晶圆尺寸的MoS₂。

（b）CVD合成的MoS₂在不同位置的Raman光谱。

（c）在2英寸晶圆上使用MicroWriter ML3制备的24个MoS2晶体管的传输特性。

（d）MicroWriter ML3制备的2T-1C单元显微照片。图中比例尺为100 μm。

（e）2T-1C单元电路示意图，包括储存和计算模块。

（f）2T-1C单元的三维示意图，其中包括两个MoS2晶体管和一个电容组件。

（g）2T-1C单元阵列的电路图。

（h）典型卷积运算矩阵。

生物微流控领域器件制备

澳大利亚麦考瑞大学Ming Li课题组利用小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3制备了一系列矩形微流控通道^[2]。在制备的微流控通道中，通过粘弹性流体和牛顿流体的共同作用对不同形貌的酿酒酵母菌进行了有效的分类和收集。借助MicroWirter ML3中所采用的无掩模技术，课题组可以轻易实现对微流控传输通道长度的调节，优化出对不同形貌酵母菌进行分类的最佳参数。相关工作结果在SCI期刊《Analytical Chemistry》（IF=8.08）上发表。

图2.在MicroWriter ML3制备的微流控通道中利用粘弹性流体对不同形貌的酿酒酵母菌进行微流控连续筛选。

图3.在MicroWriter ML3制备的微流控流道中对不同形貌的酿酒酵母菌的分类和收集效果。

（a）为收集不同形貌酿酒酵母菌所设计的七个出口。

（b）不同形貌酵母菌在通过MicroWriter ML3制备的流道后与入口处的对比。

（d）MicroWriter ML3制备的微流控器件对不同形貌的酿酒酵母菌的分类结果，单体（蓝色），有芽双体（黄色）和形成团簇（紫色）。

（e）和（f）不同出口对不同形貌的酿酒酵母菌的分离和收集结果的柱状图。误差棒代表着三次实验的误差结果。

医学检测领域器件制备

复旦大学魏大程教授课题组利用小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3制备出基于石墨烯场效应晶体管（g-FET）的生物传感器^[3]。该传感器上拥有Y形DNA双探针（Y-双探针），可用于新冠病毒的核酸检测分析。该传感器中的双探针设计，可以同时靶向SARS-CoV-2核酸的ORF1ab和N基因，从而实现更高的识别率和更低的检出极限（0.03份μL⁻¹⁾。这一检出极限比现有的核酸分析低1-2个数量级。该传感器最快的核酸检测速度约为1分钟，并实现了直接的五合一混合测试。由于快速、超灵敏、易于操作的特点以及混合检测的能力，这一传感器在大规模范围内筛查新冠病毒和其他流行病感染者方面具有巨大的前景。该工作发表在《Journal of the American Chemical Society》（IF=16.383）。

图4. 利用MicroWriter ML3制备基于g-FET的Y形双探针生物传感器。

（a）Y形双探针生物传感器进行SARS-CoV-2核酸检测的流程图。

（c）经过MicroWriter ML3光刻制备的生物传感器的封装结果。图中的比例尺为1 cm。

（d）通过MicroWriter ML3制备的石墨烯通道的光学照片。

（e）在石墨烯上的Cy3共轭Y型双探针。图中的比例尺为250 μm。

二维材料场效应管器件制备

近日，复旦大学包文中教授课题组通过利用机器学习 (ML) 算法来评估影响工艺的关键工艺参数MoS2顶栅场效应晶体管 (FET) 的电气特性^[4]。晶圆尺寸的器件制备的优化是利用先利用机器学习指导制造过程，然后使用小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3进行制备，最终优化了迁移率、阈值电压和亚阈值摆幅等性能。相关工作结果发表在《Nature Communication》（IF=17.694）。

图5. MoS₂ FETs的逻辑电路图。

（a），（b），（c）和（d）各类电压对器件的影响。

（e）使用小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3制备的正反器和（f）相应实验结果

（g）使用小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3制备的加法器和（h）相应的实验结果。

图6. 利用MoS₂ FETs制备的模拟，储存器和光电电路。

（a）使用MicroWriter ML3无掩膜光刻机制备的环形振荡器和（b）相应的实验结果。

（c）通过MicroWriter ML3制备的基于MoS₂ FETs制备的存储阵列和（d-f）相应的实验结果。

（g）利用MicroWriter ML3制备的光电电路和（h-i）相应的表现结果。

图7. 使用小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3在晶圆上制备MoS₂场效应管。

（a）MicroWriter ML3在两寸晶圆上制备的基于MoS2场效应管的加法器。

（b），（c）和（d）在晶圆上制备加法器的运算结果。

钙钛矿材料柔性器件制备

近日，意大利博洛尼亚大学Ilaria Fratelli教授课题组利用小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3制备出用于质子束探测的3D-2D混合钙钛矿柔性薄膜检测器^[5]。在5MeV质子的条件下，探测器的探测束流范围为从4.5 × 10⁵ 到 1.4 × 10⁹ H+ cm⁻² s⁻¹，可连续检测的辐射最高敏感度为290nCGy⁻¹mm⁻³，检测下限为72 μGy s⁻¹。该工作结果发表在学术期刊《Advanced Science》（IF=17.521）。

图8. MicroWriter ML3在PET柔性基板上制备的3D-2D钙钛矿薄膜器件。

（A）MAPbBr₃ (3D) 和(PEA)₂PbBr₄ (2D)钙钛矿材料的结构示意图。

（B）通过MicroWriter ML3无掩模激光直写机制备出的检测器，图中标尺长度为500 μm。

（c）3D-2D混合钙钛矿材料的低掠射角XRD结果。

（d）3D-2D混合钙钛矿材料的AFM表面形貌图。

图9. 3D-2D钙钛矿材料的电学和光电学方面的性能。

（Ａ）由MicroWriter ML3无掩模光刻机制备柔性器件。

（Ｂ）通过MicroWriter ML3制备的柔性器件在不同弯曲程度条件下的电流－电压曲线图。

（Ｃ）3D-2D钙钛矿材料柔性器件的PL光谱结果。

（Ｄ）3D-2D钙钛矿材料柔性器件的紫外－可见光光谱。

参考文献

[1] Y. Wang, et al. An in-memory computing architecture based on two-dimensional semiconductors for multiply-accumulate operations. Nature Communications, 12, 3347 (2021).

[2] P. Liu, et al. Separation and Enrichment of Yeast Saccharomyces cerevisiae by Shape Using Viscoelastic Microfluidics. Analytical Chemistry, 2021, 93, 3, 1586–1595.

[3] D. Kong, et al. Direct SARS-CoV-2 Nucleic Acid Detection by Y-Shaped DNA Dual-Probe Transistor Assay. Journal of the American Chemical Society, 2021, 143, 41, 17004.

[4] X. Chen, et al. Wafer-scale functional circuits based on two dimensional semiconductors with fabrication optimized by machine learning. Nature Communications, 12, 5953 (2021).

[5] L. Basirico, et al. Mixed 3D–2D Perovskite Flexible Films for the Direct Detection of 5 MeV Protons. Advanced Science, 2023,10, 2204815.

小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3简介

小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3由英国剑桥大学卡文迪许实验室主任/英国皇科学院院士Cowburn教授根据其研究工作的需要而专门设计开发的科研及研发生产光刻利器。

MicroWriter ML3的优势：

☛ 实验成本低：相比于传统光刻机，该光刻系统无需掩膜板，同时它也可以用来加工掩膜板，年均可节省成本数万元；

☛ 实验效率高：通过在计算机上设计图案就可轻松实现不同的微纳结构或器件的加工，同时具有多基片自动顺序加工功能；

☛ 光刻精度高：系统具有多组不同分辨率的激光加工模块(0.4 μm，0.6 μm， 1 μm，2 μm, 5 μm)，且均可通过软件自由切换；

☛ 加工速度快：最高可实现180 mm2/min的快速加工；

☛ 具有3D加工能力：256级灰度，可实现Z方向的不同深浅的加工；

☛ 适用范围广：可根据光刻需求的不同，配备365 nm，385 nm和405 nm波长光源或安装不同波长双光源；

☛ 使用成本低：设备的采购，使用和维护成本低于常规的光刻系统。

2023-05-29 14:37:35 195 0

小型无掩膜光刻直写系统（MicroWriter）

小型台式无掩膜光刻直写系统（MicroWriter ML3）是英国Durham Magneto Optics公司专为实验室设计开发，为微流控、MEMS、半导体、自旋电子学等研究领域提供方便GX的微加工方案。传统的光刻工艺中所使用的铬玻璃掩膜板需要由专业供应商提供，但是在研发环境中，掩膜板的设计通常需要经常改变。无掩膜光刻技术通过以软件设计电子掩膜板的方法，克服了这一问题。与通过物理掩膜板进行光照的传统工艺不同，激光直写是通过电脑控制DMD微镜矩阵开关，经过光学系统调制，在光刻胶上直接曝光绘出所要的图案。同时其还具备结构紧凑（70cm X 70cm X 70cm）、高直写速度，高分辨率（XY：<1 um）的特点。采用集成化设计，全自动控制，可靠性高，操作简便。

前沿进展

（一） SMALL: 高性能的具备实际应用前景的晶圆级MoS2晶体管

原子层级的过渡金属二硫化物（TMD）被认为是下一代半导体器件的重要研究热点。然而，目前绝大部分的器件都是基于层间剥离来获取金属硫化物层，这样只能实现微米级的制备。在本文中，作者提出一种利用化学气相沉积（CVD）制备多层MoS2薄层，进而改善所制备器件的相关性能。采用四探针法测量证明接触电阻降低一个数量级。进一步，基于该法制备的连续大面积MoS2薄层，采用小型无掩膜光刻直写系统（MicroWriter ML3）构筑了顶栅极场效应晶体管（FET）阵列。研究表明其阈值电压和场效应迁移率均有明显的提升，平均迁移率可以达到70 cm2V-1s-1，可与层间剥离法制备的MoS2 FETZ好结果相媲美。本工作创制了一种规模化制备二维TMD功能器件和集成电路应用的有效方法。

图1. (a-e) 利用CVD法制备大面积多层MoS2的原理示意及形貌结果。(g, h, i, j) 单层MoS2边界及多层MoS2片层岛的AFM测试结果，拉曼谱及光致发光谱结果

图2. 利用无掩膜激光直写系统（MicroWriter）在MoS2薄层上制备多探针（二探针/四探针）测量系统，以及在不同条件下测量的接触电阻和迁移率结果。证明所制多层MoS2的平均迁移率可以达到70 cm2V-1s-1

图3. 利用无掩膜光刻直写系统（MicroWriter）制备的大面积规模级MoS2 FET阵列，及其场效应迁移率和阈值电压的分布性测量结果，证明该规模级MoS2 FET阵列具备优异且稳定的均一特性

（二） Adv. Funct. Mater.: 二维超薄非层状Cr2S3纳米片的气相沉积制备与拉曼表征

二维磁性材料在自旋磁电子学领域展现出巨大的应用价值，但是大部分已报道的磁性材料都是具备范德瓦尔斯作用的层状结构，这种结构可以通过简单的剥离方法获得。与之相反，非层状超薄磁性材料制备工艺复杂且非常稀少，其中Cr2S3就是一种典型的反铁磁性非层状材料。在本文中，作者通过改进化学气相沉积（CVD）方法，成功制备出超薄的非层状Cr2S3纳米片（厚度Z薄可达2.5 nm），并深入研究了材料的Raman振动模式及热导性，同时利用无掩膜激光直写系统（MicroWriter）在材料表面制备电极结构，测试一系列相关电学特性。

图4. 超薄Cr2S3纳米片的制备流程示意图及其光学形貌和AFM表面形貌

图5. (a) SiO2/Si基底表面的Cr2S3纳米片的AFM表面形貌，(b) 利用MicroWriter在Cr2S3纳米片上制备测量电极，测量材料随温度变化的I-V特性曲线，(c) 随温度变化的电导率测量结果及拟合曲线比较

（三） Adv. Optical Mater.: 通过对全无机三卤钙钛矿纳米晶的调控，制备出性能优良、空气稳定及可调谐的单分子层MoS2基混合光探测器件

全无机三卤钙钛矿纳米晶在过去的数年间受到广泛的关注，基于其优异的光物理特性和环境稳定性，该种新材料在混合光电器件研究领域备受关注。在本文中，作者制备出一种单层MoS2与三卤钙钛矿纳米晶结合的异质结光电器件，通过调节钙钛矿胶体浓度和表面配体量，进而实现调控该异质结器件的光电特性。在空气环境中，该异质结光电器件的光响应可达6.4×105 mA/W，同时表现出优异的热稳定性和工作稳定性。

图6. CsPbBr3 PNC/monolayer MoS2异质结光电器件的物理结构及工作机理示意

图7. 不同溶液浓度的钙钛矿前驱体所制备得到的异质结器件的光电特性比较

在该异质结的制备过程中，首先需要在所制备的单层MoS2表面制备Cr/Au电极，利用小型无掩膜光刻直写系统（MicroWriter），可以将所设计的电极图案直接在MoS2层表面进行曝光，避免由与制备图形掩膜版所带来的时间及工艺成本，同时利用MicroWriter所特有的虚拟掩膜对准（Visual Mask Alignment, VMA）功能，可以在实际图形曝光过程中，准确地找到MoS2目标位置，这样极大地提高了实验设计和实施的灵活性。

图8. CsPbBr3 PNC/monolayer MoS2异质结光电器件的制备流程，红色框所示为利用无掩膜激光直写系统（MicroWriter）所制备电极结构示意

图9. （左）利用MicroWriter制备的MoS2基器件的I-V特性曲线，其中所示单层MoS2形貌及表面电极；（右）MicroWriter虚拟掩膜功能（VMA）结果示意

文献汇总

2019年：

[1] Leonardi F, Zhang Q, Kim Y H, et al. Solution-sheared thin films of a donor-acceptor random copolymer/polystyrene blend as active material in field-effect transistors[J]. Materials Science in Semiconductor Processing, 2019, 93: 105-110.

[2] Mortet V, Drbohlavova L, Lambert N, et al. Conductivity of boron-doped diamond at high electrical field[J]. Diamond and Related Materials, 2019, 98: 107476.

[3] Armistead F J, De Pablo J G, Gadêlha H, et al. Cells Under Stress: An Inertial-Shear Microfluidic Determination of Cell Behavior[J]. Biophysical journal, 2019, 116(6): 1127-1135.

[4] Salzillo T, Campos A, Mas-Torrent M. Solution-processed thin films of a charge transfer complex for ambipolar field-effect transistors[J]. Journal of Materials Chemistry C, 2019, 7(33): 10257-10263.

[5] Chen H, Liu G, Zhang S, et al. Fundus-simulating phantom for calibration of retinal vessel oximetry devices[J]. Applied optics, 2019, 58(14): 3877-3885.

[6] Zhang S, Xu H, Liao F, et al. Wafer-scale transferred multilayer MoS2 for high performance field effect transistors[J]. Nanotechnology, 2019, 30(17): 174002.

[7] Martin E L, Bryan M T, Pagliara S, et al. Advanced Processing of Micropatterned Elasto-Magnetic Membranes[J]. IEEE Transactions on Magnetics, 2019.

[8] Liu J, Singh A, Llandro J, et al. A low-temperature Kerr effect microscope for the simultaneous magneto-optic and magneto-transport study of magnetic topological insulators[J]. Measurement Science and Technology, 2019.

[9] Ye K, Liu L, Liu Y, et al. Lateral Bilayer MoS2–WS2 Heterostructure Photodetectors with High Responsivity and Detectivity[J]. Advanced Optical Materials, 2019: 1900815.

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[14] Yang R, Liu L, Feng S, et al. One-Step Growth of Spatially Graded Mo1-xWxS2 Monolayer with Wide Span in Composition (from x= 0 to 1) at Large Scale[J]. ACS applied materials & interfaces, 2019.

[15] Zhang L, Shen S, Li M, et al. Strategies for Air‐Stable and Tunable Monolayer MoS2‐Based Hybrid Photodetectors with High Performance by Regulating the Fully Inorganic Trihalide Perovskite Nanocrystals[J]. Advanced Optical Materials, 2019: 1801744.

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[17] Chen Y, Casals B, Sanchez F, et al. Solid-State Synapses Modulated by Wavelength-Sensitive Temporal Correlations in Optic Sensory Inputs[J]. ACS Applied Electronic Materials, 2019.

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[5]Tarn M D, Sikora S N F, Porter G C E, et al. The study of atmospheric ice-nucleating particles via microfluidically generated droplets[J]. Microfluidics and nanofluidics, 2018, 22(5): 52.

[6] Jin B, Huang P, Zhang Q, et al. Self‐Limited Epitaxial Growth of Ultrathin Nonlayered CdS Flakes for High‐Performance Photodetectors[J]. Advanced Functional Materials, 2018, 28(20): 1800181.

[7] Vallès F, Palau A, Rouco V, et al. Angular flux creep contributions in YBa2Cu3O7−δ nanocomposites from electrical transport measurements[J]. Scientific reports, 2018, 8(1): 5924.

[8] Lόpez-Mir L, Frontera C, Aramberri H, et al. Anisotropic sensor and memory device with a ferromagnetic tunnel barrier as the only magnetic element[J]. Scientific reports, 2018, 8(1): 861.

[9] Xu H, Zhang H, Guo Z, et al. High‐Performance Wafer‐Scale MoS2 Transistors toward Practical Application[J]. Small, 2018, 14(48): 1803465.

2019-10-18 10:47:51 506 0

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4月22日线上讲座微纳加工精益求精——无掩模光刻技术和扫描热探针光刻技术

[报告主题及简介]

报告一：无掩模光刻技术Z新进展 - 全新亚微米分辨直写技术在微纳器件制备中的应用

在制备新型微电子、自旋电子学、传感器等器件时，通常会涉及到光刻工艺。而在诸多曝光技术当中，无掩模曝光技术因其独特的优势和特点，成为当前Z为流行GX的一种。与传统掩膜版技术相比，无掩模曝光技术具有高分辨、高对准精度、更加简易操作等诸多优势，能够轻松实现微米、亚微米级精度的光刻、套刻，配合各类标准微加工工艺，能够方便快捷地实现各类微结构的制备。在本报告中，将ZD介绍无掩模光刻技术Z新前沿进展，结合来自国内外斯坦福，剑桥，复旦等科研单位的国际ding级期刊研究成果，探讨无掩模光刻技术在微纳图形设计和器件制备中各种应用。

报告二：纳米尺寸图案直写利器 - 基于扫描热探针光刻技术的新型二维材料纳米器件制备

纳米图案化和转移方法在纳米器件制备和性能研究中起到关键作用，传统的纳米器件制作方法通常由于存在电子的注入而导致器件损伤，无法实现真正GX无损的3D直写，严重的影响了器件真实性能的评估和后续科研工作的开展。Z新发展的扫描热探针纳米直写技术因其独特的热探针直写方式，在具备纳米级直写精度的同时，还具有无需显影操作、闭环刻写、高精度套刻、小尺度材料改性等技术优势，充分满足前沿微纳电子学、微纳流控、微纳机电等研究领域的纳米器件制备需求。在本报告中，我们将分享近年来一系列发表在《nature》，《science》等ding级期刊上的Z新科研成果，从原理、应用及拓展等多个维度讨论基于扫描热探针光刻的纳米直写技术在科研领域的重要应用。

[注册链接]

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[主讲人介绍]

张永圣博士

博士毕业于ZG科学院物理研究所，从事磁性超薄膜材料、磁各向异性及超快动力学方面科研工作。目前在Quantum DesignZG子公司主要负责无掩模光刻，基于扫描热探针的纳米高速直写机等微纳加工及表征设备的高级销售与应用支持工作，对微纳加工和表征有着深刻的理解。

[报告时间]

开始 2020年04月22日 14:00

请点击注册报名链接，预约参加在线讲座

[直播好礼]

看直播赢好礼，更多大奖：蓝牙运动手环、智能测温水杯、多功能数据线... ...

2020-04-21 14:35:53 391 0

“传递祝福，连结心意” 贝克曼库尔特离心机75周年祝福征集活动

随着冷空气席卷全国，2022转眼间已经来到了尾声。

回顾过去的10个月，我们一同经历了精彩纷呈的冬奥会，也一同见证了贝克曼新产品Allegra V-15R冷冻台式离心机以及 VTi50. 1垂直转子的上市。

实际上，贝克曼早在1947年就推出了全世界首台Model E 分析型超速离心机与Model L制备型超速离心机，直到2022年，已经是贝克曼离心机面世的第75周年。

在贝克曼离心机75周年之际，我们开展了：

“小贝商城有奖消消乐”，游戏实验两不误

“寻找离心高手”，秀出了最精彩的离心成果

“匠心75载，幸会有你有奖征文”，以笔达意，书写祝福

“重返经典离心年代”，寻找全中国使用年限最久的离心机……

在75周年的末尾，为了回馈大家对贝克曼离心机长期以来的支持及喜爱，我们特别推出了“传递祝福，连结心意” 贝克曼库尔特离心机75周年祝福征集活动，丰厚礼品已准备完毕，参与即获参与奖!

征集对象

所有支持和喜爱贝克曼库尔特离心机的粉丝！

活动时间

即日起至2022年11月20日24:00

投稿要求

1. 作品形式不限于文字，图片，视频；

2. 文字载体不限，可以为明信片、三行情诗、电子信、手写信等；

3. 图片为jpg格式，可以为离心机大合照，或任何与75周年有关的创意照片。

4. 视频为mp4格式，可以是祝福语，也可以是故事叙述，形式不限。

作品提交方式

扫码上方二维码提交您的作品

照片格式为jpg格式，视频为MP4，可以附一段简单的介绍；

评选及奖励

1. 11月下旬公布投稿结果，精选作品将在贝克曼官方微信公众号进行展示；

2. 本次活动设置参与奖若干，所有参与活动的用户都有机会获奖。

奖品预览

电脑补光灯、65W快充头、75周年手提袋

活动说明

1. 祝福内容须为作者本人原创，不得抄袭；

2. 来稿作品无论入选与否均不予退还，请作者自留底稿；

3. 本活动解释权归贝克曼库尔特所有。

2022-10-31 11:34:04 158 0

成果速递|小型无掩膜光刻直写系统（MicroWriter）在复旦大学包文中教授课题组的Z新研究应用

随着电子信息产业的高速发展，集成电路的需求出现了井喷式的增长。使得掩膜的需求急剧增加，目前制作掩膜的主要技术是电子束直写，但该制作效率非常低下，并且成本也不容小觑，在这种背景下人们把目光转移到了无掩膜光刻技术。

英国Durham Magneto Optics公司致力于研发小型台式无掩膜光刻直写系统（MicroWriter ML3），为微流控、MEMS、半导体、自旋电子学等研究领域提供方便GX的微加工方案。传统的光刻工艺中所使用的铬玻璃掩膜板需要由专业供应商提供，但是在研发过程中，掩膜板的设计通常需要根据实际情况多次改变。无掩膜光刻技术通过以软件设计电子掩膜板的方法，克服了这一问题。与通过物理掩膜板进行光照的传统工艺不同，激光直写是通过电脑控制DMD微镜矩阵开关，经过光学系统调制，在光刻胶上直接曝光绘出所要的图案。同时其还具备结构紧凑（70cm X 70cm X 70cm）、高直写速度，高分辨率（XY：<1 um）的特点。采用集成化设计，全自动控制，可靠性高，操作简便。

复旦大学微电子学院包文中教授课题组主要的研究领域包括二维层状材料的能带调控、器件工艺及应用，包括二硫化钼（MoS2），黑磷等。近日，其课题组利用小型台式无掩膜光刻直写系统（MicroWriter ML3）在新型二维层状材料MoS2的器件制备、转移和应用等方面取得了一系列瞩目的研究成果：

（一） SMALL: 高性能的具备实际应用前景的晶圆级MoS2晶体管

原子层级的过渡金属二硫化物（TMD）被认为是下一代半导体器件的重要研究热点。然而，目前绝大部分的器件都是基于层间剥离来获取金属硫化物层，这样只能实现微米级的制备。在本文中，作者提出一种利用化学气相沉积（CVD）制备多层MoS2薄层，进而改善所制备器件的相关性能。采用四探针法测量证明接触电阻降低一个数量级。进一步，基于该法制备的连续大面积MoS2薄层，采用小型无掩膜光刻直写系统（MicroWriter ML3）构筑了顶栅极场效应晶体管（FET）阵列。研究表明其阈值电压和场效应迁移率均有明显的提升，平均迁移率可以达到70 cm2V-1s-1，可与层间剥离法制备的MoS2 FETZ 好结果相媲美。本工作创制了一种规模化制备二维TMD功能器件和集成电路应用的有效方法。

图1. (a-e) 利用CVD法制备大面积多层MoS2的原理示意及形貌结果。(g, h, i, j) 单层MoS2边界及多层MoS2片层岛的AFM测试结果，拉曼谱及光致发光谱结果

图2. 利用无掩膜激光直写系统（MicroWriter）在MoS2薄层上制备的多探针（二探针/四探针）测量系统，以及在不同条件下测量的接触电阻和迁移率结果。证明所制多层MoS2的平均迁移率可以达到70 cm2V-1s-1

图3. 利用无掩膜光刻直写系统（MicroWriter）制备的大面积规模级MoS2 FET阵列，及其场效应迁移率和阈值电压的分布性测量结果，证明该规模级MoS2 FET阵列具备优异且稳定的均一特性

（二） Nanotechnology: 用于高性能场效应晶体管的晶圆级可转移多层MoS2的制备

利用化学气相沉积（CVD）制备半导体型过渡金属二硫化物（TMD）是一种制备半导体器件的新途径，然而实现连续均匀的多层TMD薄膜制备仍然需要克服特殊的生长动力学问题。在本文中，作者利用多层堆叠（layer-by-layer）及转移工艺，制备出均匀、无缺陷的多层MoS2薄膜。同时，利用无掩膜光刻直写系统（MicroWriter）在其基础上制备场效应晶体管（FET）器件。分别实现1层、2层、3层和4层MoS2 FET的制备，并深入研究不同条件下器件的迁移率变化，Z终发现随着MoS2堆叠层数的增加，电子迁移率随之增加，但电流开关比反而减小。综合迁移率和电流开关变化，2层/3层MoS2 FET是Z 优设计器件。此外，双栅极结构也被证明可以改善对多层MoS2通道的静电控制。

图4 (a) 多层MoS2结构的制备/转移流程示意；(b) 单层/双层MoS2薄膜的光学形貌；(c) 双层MoS2薄膜的AFM表面形貌结果；(d) 单层/双层MoS2薄膜的拉曼谱结果

图5 (a) 背栅极MoS2 FET阵列制备流程示意；(b) 利用无掩膜激光直写系统（MicroWriter）制备的MoS2 FET器件的表面光学形貌（利用MicroWriter特有的虚拟掩膜对准技术(VMA)，可以GX直观地在感兴趣区域实现图形曝光）；(c-f) 不同结构的MoS2 FET器件的输出特性及转移特性测量结果

图6 (a) 利用MicroWriter在Si/SiO2晶圆上制备的大范围MoS2 FET器件阵列，其中包含1层和2层MoS2；(b) 相应阵列区域的迁移率和阈值电压分布结果，证明其优异的均一特性

图7 (a) 双栅极MoS2器件的结构原理；(b) 利用无掩膜激光直写系统（MicroWriter）制备的大面积双栅极MoS2器件的形貌结果；(c, d) 2层MoS2双栅极器件的电学测量结果。

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前沿进展

相关参考

文献汇总

（一） SMALL: 高性能的具备实际应用前景的晶圆级MoS2晶体管

（二） Nanotechnology: 用于高性能场效应晶体管的晶圆级可转移多层MoS2的制备

相关参考：

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