4英寸晶圆的图案化Ti3C2Tx薄膜（金属所供图）
在电子和光电器件中，二维过渡金属碳化物和氮化物MXene被公认为具有重要应用潜力。明升官网明升体育app院金属研究所（以下简称金属所）沈阳材料明升体育app国家研究中心的科研人员与国内多家单位科研团队合作，提出一种具有微米级分辨率的晶圆级MXene薄膜图案化方法，并构筑了1024高像素密度光电探测器阵列。日前，相关研究成果在线发表于《先进材料》（Advanced Materials）。
科研人员发现，此前已报道的MXene薄膜的图案化方法难以兼顾效率、分辨率和与主流硅工艺的兼容性。比如，电子束光刻法可以实现较高的图案分辨率，但效率较低，不适用于大面积图案化；直接写入、激光蚀刻和喷墨印刷等其他图案化方法速度较快，但通常缺乏足够的分辨率。
为此，金属所科研团队联合南京大学、燕山大学、明升官网明升体育app院苏州纳米技术与纳米仿生研究所等单位研究人员，对Ti3C2Tx溶液离心工艺和衬底亲水性进行优化后，采用旋涂法制备了4英寸MXene薄膜，并通过优化半导体光刻和干法刻蚀工艺实现了晶圆级MXene薄膜的图案化，精度达到2微米。
基于上述研究基础并结合硅（Si）的光电性能，科研团队制备了MXene/Si肖特基结光电探测器，实现高达7.73×1014 Jones的探测度以及6.22×106的明暗电流比，为目前所报道的MXene光电探测器的最高性能。使用碳纳米管晶体管作为选通开关，科研人员制备了1晶体管-1探测器（1T1P）的像素单元，并成功构筑目前最大的MXene功能阵列。
据悉，该工作将促进兼容主流半导体工艺的大规模高性能MXene电子学的发展。
相关论文信息：
http://doi.org/10.1002/adma.202201298
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