Лазерная технология для производства 2D материалов

Европейский исследовательский и промышленный консорциум представил лазерный метод производства, который может ускорить внедрение 2D-материалов в основное производство полупроводников. Проект L2D2, финансируемый по программе Horizon Europe, разработал технологию, позволяющую переносить графен и другие атомарно тонкие материалы непосредственно на кремниевые и CMOS-совместимые подложки, преодолевая долгосрочное препятствие для промышленной интеграции.

В проекте участвуют ведущие научные и промышленные организации, включая Национальный технический университет Афин, Graphenea Semiconductor, NVIDIA Mellanox и Университет Бар-Илана. Впервые 2D-материалы, такие как графен, были рассмотрены как лабораторная находка, но теперь они приближаются к промышленному использованию.

Традиционные методы переноса часто используют полимеры и растворители, которые могут загрязнять поверхности, вызывать дефекты и ограничивать масштабируемость. Новый подход, разработанный консорциумом, исключает эти проблемы. Центральным элементом технологии является Лазерный цифровой перенос (LDT) — одностадийный, без растворителей процесс, использующий точно контролируемые лазерные импульсы для переноса и формирования 2D-материалов в нужных местах.

Технология работает на уровне подложек и совместима со стандартными линиями производства полупроводников, что является ключевым требованием для коммерческого внедрения. LDT позволяет переносить микроскопические «пиксели» графена и других материалов с размерами от менее 10 микрометров до нескольких сотен микрометров. При этом процесс осуществляется по всей площади 4- и 8-дюймовых подложек, что соответствует современным стандартам в кремниевой оптоэлектронике и CMOS-производстве.

Поскольку метод исключает полимеры и жидкие химикаты, переносимые слои остаются чистыми и структурно целыми. Консорциум утверждает, что это обеспечивает воспроизводимую, бездефектную интеграцию, которую можно автоматизировать, открывая путь к массовому производству.

Профессор Иоанна Цергиоти, координатор проекта из Национального технического университета Афин, подчеркнула важность прорыва: «LDT — это решительный шаг к преодолению разрыва между исследованиями 2D-материалов и производством на полупроводниковой основе. Наши результаты показывают, что интеграция на уровне подложки теперь достижима».

Это открытие имеет широкие последствия за пределами материаловедения. Интеграция 2D-материалов с кремниевыми платформами может позволить создать новое поколение нанооптоэлектронных устройств. Возможные применения включают более быстрые и энергоэффективные оптические модуляторы, высокочувствительные фотодетекторы, компактные интегрированные трансиверы и передовые системы датчиков. При успешной коммерциализации лазерный цифровой перенос может стать поворотным моментом, выведя 2D-материалы из сферы экспериментальных разработок в область практического применения в следующем поколении микросхем.