具有预定宽度的原子层金属二硫属元素化物的直接图案化生长方法技术

本发明专利技术题为“具有预定宽度的原子层金属二硫属元素化物的直接图案化生长方法”。本发明专利技术提供了一种生长金属二硫属元素化物原子层的图案的方法，该方法包括提供基底；在基底上提供碳纳米结构的对准图案；提供与碳纳米结构的图案的第一部分接触的第一金属部分和与碳纳米结构的图案的第二部分接触的第二金属部分；在基底和碳纳米结构的图案上沉积盐层；电阻加热碳纳米结构的图案以从基底去除碳纳米结构的图案和沉积在碳纳米结构的图案上的盐，其中从基底去除碳纳米结构的图案和沉积在碳纳米结构的图案上的盐在基底上提供盐图案；以及在盐图案上生长金属二硫属元素化物原子层，其中金属二硫属元素化物原子层以对准的图案提供，该对准的图案均具有预定宽度。本发明专利技术还公开了根据本公开的方法制备的金属二硫属元素化物原子层的图案。

【技术实现步骤摘要】
具有预定宽度的原子层金属二硫属元素化物的直接图案化生长方法
本公开整体涉及一种生长金属二硫属元素化物原子层的图案的方法。
技术介绍
鉴于摩尔工业定律(Moore’sLawofIndustry)(即，致密集成电路中的晶体管数量每两年增加一倍)，必须继续按比例缩小电子器件以满足日益增长的需求。然而，通常利用的光刻工艺受到掩模分辨率问题(一般约10nm-15nm)和/或所需的合成后加工(例如，用各种物质涂覆和转印到其他基底上)的限制，这不可避免地导致了对单层及其固有特性的污染。最近，金属二硫属元素化物原子层已经由于其有前途的光电和催化特性，尤其是在新一代电路的情境下，变成了密集研究的主题。然而，目前没有用于制备具有低纳米级宽度的单层带的可靠方法，该低纳米级宽度对于当前需求可为期望的。
技术实现思路
本公开涉及一种生长具有预定宽度(尤其是低于五纳米的宽度)的金属二硫属元素化物(尤其是过渡金属二硫属元素化物)原子层的图案的方法。该方法可包括以下步骤：提供基底；在该基底上提供碳纳米结构的对准图案；提供与该碳纳米结构的图案的至少两个单独部分接触的金属；将盐层沉积在该基底和该碳纳米结构的图案上；电阻加热该碳纳米结构的图案以去除该碳纳米结构的图案和沉积在该碳纳米结构的图案上的盐，其中去除该碳纳米结构的图案和沉积在该碳纳米结构的图案上的盐提供与剩余的盐层对应的盐图案；以及在该盐图案上生长金属二硫属元素化物原子层，其中该金属二硫属元素化物原子层是以具有预定宽度的对准图案提供的。本公开还涉及通过如本文所述的方法提供的金属二硫属元素化物图案和该金属二硫属元素化物图案的使用方法。附图说明图1示出了根据本公开的方面的示例性基底，该示例性基底具有沉积在其上的碳纳米结构的对准条带。图2示出了根据本公开的方面的金属的示例，该金属被提供为与碳纳米结构的图案的至少两个单独部分接触。图3示出了根据本公开的方面的沉积在基底和碳纳米结构的图案上的盐层的示例。图4示出了根据本公开的方面的电网络。图5示出了根据本公开的方面的基底，该基底具有基底材料的图案和金属二硫属元素化物原子层的图案。图6A示出了根据本公开的方面的生长碳纳米结构的对准图案的示例性方法。图6B示出了根据本公开的方面的生长碳纳米结构的对准图案的示例性方法。具体实施方式本公开涉及一种生长具有预定宽度(尤其是低于五纳米的宽度)的金属二硫属元素化物(尤其是过渡金属二硫属元素化物)原子层的图案的方法。该方法可包括以下步骤：提供基底；在该基底上提供碳纳米结构的对准图案；提供与该碳纳米结构的图案的至少两个单独部分接触的金属；将盐层沉积在该基底和该碳纳米结构的图案上；电阻加热该碳纳米结构的图案以去除该碳纳米结构的图案和沉积在该碳纳米结构的图案上的盐，其中去除该碳纳米结构的图案和沉积在该碳纳米结构的图案上的盐提供与剩余的盐层对应的盐图案；以及在该盐图案上生长金属二硫属元素化物原子层，其中该金属二硫属元素化物原子层是以具有预定宽度的对准图案提供的。本公开还涉及通过如本文所述的方法提供的金属二硫属元素化物图案和该金属二硫属元素化物图案的使用方法。该方法可包括提供基底。根据一些方面，基底可以是适用于根据如本文所述的方法使用的任何惰性材料。根据本公开可用的基底的示例包括但不限于包含或由以下物质组成的基底：SiO2、Si、c面蓝宝石(c-sapphire)、氟金云母、SrTiO3、h-BN，或它们的组合。应当理解的是，在SiO2基底在本文中被描述为示例性基底的情况下，作为对该基底的补充或替代，可以使用任何合适的基底。该方法可包括在基底上提供碳纳米结构的对准图案。如本文所用，术语“图案”是指材料的配置形状。根据一些方面，碳纳米结构的对准图案可包括碳纳米结构的对准“条带”，另选地在本文中称为“带状物”或“带”。如本文所用，术语“对准的”是指这样的对准，其中两个或更多个图案被取向为在它们之间提供大致恒定的距离。例如，图1示出了基底11，诸如SiO2基底，该基底具有沉积在其上的碳纳米结构的对准条带12。根据一些方面，碳纳米结构的对准条带12可提供为从基底11的大致第一端部16延伸至基底11的大致第二端部17。如图1所示，将碳纳米结构的对准条带12中的第一条带121与该对准条带中的第二条带122对准，使得第一条带121与第二条带122之间的距离15沿基底的长度13为大致恒定的。根据一些方面，图案可水平地对准。应当理解的是，在本公开的上下文中，尤其是在图1的上下文中，术语“水平”仅是指基底的长度13，也就是说大于基底的宽度14的尺寸。然而，术语“水平”、“竖直”、“长度”和“宽度”不一定限制碳纳米结构的图案和/或基底在空间中的取向。还应当理解的是，虽然本文的附图示出了具有长度13大于宽度14的矩形形状的示例性基底，但是该基底可具有可接受与如本文所述的方法一起使用的任何形状，包括但不限于多边形形状(三角形、正方形、五边形、六边形等)、椭圆形(圆形、卵形等)，以及它们的组合。如本文所用，术语“纳米结构”是指在纳米级上具有至少一个尺寸，即，至少在介于约0.1nm和100nm之间的维度上的结构。应当理解，“纳米结构”包括但不限于纳米片、纳米管、纳米粒子(例如多面体纳米粒子)、纳米球、纳米线、纳米立方体、以及它们的组合。纳米片可包括具有纳米级厚度的片。纳米管可包括具有纳米级直径的管。纳米粒子可包括其中其每个空间维度均在纳米级上的粒子。根据一些方面，碳纳米结构可包括铜纳米管，包括但不限于单壁纳米管(SWNT)、多壁纳米管(MWNT)，以及它们的组合。SWNT和/或MWNT可具有介于约0.1nm与100nm之间，任选地介于约0.1nm与50nm之间，任选地介于约0.1nm与25nm之间，任选地介于约0.1nm与10nm之间，任选地介于约0.1nm与5nm之间，以及任选地约1nm的直径。应当理解的是，碳纳米结构的对准图案可通过本领域已知的与本公开兼容的任何手段提供在基底上，该手段包括但不限于化学气相沉积(CVD)。例如，碳纳米结构的对准图案可通过以下方式提供在基底上：在基底上提供催化剂颗粒的胶态分散体，以及通过CVD在催化剂颗粒的胶态分散体上生长碳纳米结构；和/或在基底上提供催化剂前体颗粒的胶态分散体，加热该催化剂前体颗粒以形成催化剂颗粒，以及通过CVD在该催化剂颗粒上生长碳纳米结构。图6A示出了如本文所述的生长碳纳米结构的对准图案的示例性方法。具体地，图6A示出了基底61，该基底具有设置在其第一端部63附近的催化剂颗粒62。在该示例中，碳源气体可任选地与诸如惰性气体等载气一起提供。碳源气体和/或惰性气体可以足够的流率提供，使得碳纳米结构64的生长在选定的方向上前进，例如朝向基底61的第二端部65。足够的流率的示例包括但不限于至少1000sccm，任选地至少2000sccm，以及任选地至少3000scm。以此方式，可提供碳纳米结构64的对准图案，该图案从基底61的第一端部63延伸到基底61的第二端部65。应当理解的是，在每个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生长金属二硫属元素化物原子层的图案的方法，所述方法包括：/n提供基底；/n在所述基底上提供碳纳米结构的对准图案；/n提供与所述碳纳米结构的图案的第一部分接触的第一金属部分和与碳纳米结构的图案的第二部分接触的第二金属部分；/n将盐层沉积在所述基底和所述碳纳米结构的图案上；/n电阻加热所述碳纳米结构的图案，以从所述基底去除所述碳纳米结构的图案和沉积在所述碳纳米结构的图案上的盐，其中从所述基底去除所述碳纳米结构的图案和沉积在所述碳纳米结构的图案上的盐在所述基底上提供盐图案；以及/n在所述盐图案上生长金属二硫属元素化物原子层/n其中所述金属二硫属元素化物原子层以对准的图案提供，所述对准的图案均具有预定宽度。/n

【技术特征摘要】
20190301 US 16/290,4071.一种生长金属二硫属元素化物原子层的图案的方法，所述方法包括：
提供基底；
在所述基底上提供碳纳米结构的对准图案；
提供与所述碳纳米结构的图案的第一部分接触的第一金属部分和与碳纳米结构的图案的第二部分接触的第二金属部分；
将盐层沉积在所述基底和所述碳纳米结构的图案上；
电阻加热所述碳纳米结构的图案，以从所述基底去除所述碳纳米结构的图案和沉积在所述碳纳米结构的图案上的盐，其中从所述基底去除所述碳纳米结构的图案和沉积在所述碳纳米结构的图案上的盐在所述基底上提供盐图案；以及
在所述盐图案上生长金属二硫属元素化物原子层
其中所述金属二硫属元素化物原子层以对准的图案提供，所述对准的图案均具有预定宽度。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述基底包含SiO2。


3.根据权利要求1所述的方法，其中所述碳纳米结构的图案包括碳纳米结构的条带。


4.根据权利要求1所述的方法，其中所述碳纳米结构包括碳纳米管。


5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一金属部分和/或所述第二金属部分包含选自Ti、Cu、Au以及它们的组合的金属。


6.根据权利要求1所述的方法，其中所述盐层包含NaBr。


7.根据权利要求1所述的方法，其中电阻加热所述碳纳米结构的图案以从所述基底去除所述碳纳米结构的图案和沉积在所述碳纳米结构的图案上的盐包括：
提供由电压源、所述第一金属部分、所述第二金属部分、金属布线和所述碳纳米结构的图案形成的电网络；以及
使电流流过所述电网络以蚀刻所述碳纳米结构的图案的至少一部分。


8.根据权利要求7所述的方法，其中通过电阻加热从所述基底去除所述碳纳米结构的图案的约100％和沉积在所述碳纳米结构的图案上的盐。


9.根据权利要求7所述的方法，其中所述金属布线包含选自Ti、Cu、Au以及它们的组合的金属。


10.根据权利要求1所述的方法，其中所述盐图案包括条带盐。


11.根据权利要求1所述的方法，其中所述盐条带中的每一个的宽度不超过约5nm。


12.根据权利要求1所述的方法，其中在所述盐图案上生长所述金属二硫属元素化物原子层包括将金属氧化物和硫属元素热共沉积...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿韦季克·哈鲁特云岩，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP