组装后的真空退火是关键的净化步骤，用于消除夹在异质结构层之间的污染物。通过在真空环境中将器件加热（通常加热到约200°C），可以有效地驱除残留的空气和杂质，迫使二维材料之间实现更紧密的物理接触。
该处理的主要目标是优化层与层之间的界面接触。通过去除残留物并诱导分子重排，该过程显著降低了接触电阻，并提高了高性能器件所需的电荷隧穿效率。
界面改善机制
去除吸附的污染物
在多层异质结构（如ReSe2/h-BN/石墨烯）的物理堆叠或组装过程中，微观的残留空气和杂质不可避免地会夹在层之间。
如果不对其进行处理，这些污染物将充当屏障。它们会阻止原子层实现量子现象正确运行所需的紧密接触。
热膨胀和分子重排
退火过程通常涉及将结构加热到约200°C，持续两小时。
这种热能的引入会引起热膨胀并诱导异质结构内的分子重排。随着材料膨胀和轻微移动，夹带的气体会被排出到真空中，并且层会稳定到一个更热力学稳定、更平坦的构型。
电学性能的增强
更清洁、更紧密的界面直接导致电学性能的显著改善。
具体而言，该过程降低了接触电阻，确保电流在结处平稳流动。此外，对于垂直器件，消除了界面间隙可显著提高电荷隧穿效率，这通常是器件速度和灵敏度的限制因素。
理解权衡：工艺温度
区分组装后退火和衬底制备至关重要，因为“高温”在不同情况下含义不同。
过热的风险
对于完全组装好的异质结构，“高温”相对温和（例如200°C）。如果显著超过此范围，可能会损坏脆弱的二维单层或引起堆叠组件之间不希望发生的化学反应。
区分衬底处理
相比之下，衬底制备在任何器件组装发生之前都需要更高的温度。
如衬底处理规程中所述，基底材料通常在氧气中进行1000°C的退火。这种极高的温度对于去除有机污染物、修复表面缺陷以及为外延生长创造原子级光滑的台阶结构是必需的。然而，这种温度通常对成品多层异质结构具有破坏性，并且只能应用于裸露的衬底。
为您的目标做出正确选择
为确保最佳器件性能，您必须在正确的制造阶段应用正确的热处理。
- 如果您的主要重点是优化成品器件： 使用适度的真空退火（约200°C）来驱除吸附的空气并改善堆叠层之间的电学界面。
- 如果您的主要重点是材料生长质量： 在组装之前在裸露衬底上使用高温退火（约1000°C），以确保原子级光滑的成核表面。
成功取决于利用热能清洁界面，同时又不损害脆弱二维层的结构完整性。
总结表：
| 特征 | 组装后退火 | 衬底制备 |
|---|---|---|
| 温度 | 约200°C | 约1000°C |
| 主要目标 | 界面接触优化 | 表面缺陷修复 |
| 关键结果 | 接触电阻降低 | 原子级光滑台阶 |
| 环境 | 高真空 | 氧气/环境控制 |
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图解指南
参考文献
- Wei Li, Shaoxi Wang. Reconfigurable Floating‐Gate Devices with Ambipolar ReSe<sub>2</sub> Channel: Dual‐Mode Storage, NMOS‐PMOS Transformation, Logic Functions, Synapse Simulations, Positive and Negative Photoconductive Effects. DOI: 10.1002/adfm.202425359
本文还参考了以下技术资料 Kintek Furnace 知识库 .
