中國網/中國發展門戶網訊 二維過渡金屬碳化物和氮化物MXene被公認為在電子和光電器件中具有重要應用潛力，然而，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。近日，中國科學院金屬研究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，通過設計MXene材料的離心、旋涂、光刻和蝕刻工藝，提出了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。該陣列具有優異的均勻性、高分辨率成像能力、迄今為止最高的MXene光電探測器的探測度。研究成果于2022年2月28日在《先進材料》在線發表。

據介紹，科研人員在對Ti₃C₂T_x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 μm?；诖耍Y合硅（Si）的光電性能，科研人員制備了MXene/Si肖特基結光電探測器，實現了高達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，并成功構筑了具有1024像素的高分辨率光電探測器陣列，為目前最大的MXene功能陣列。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。

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