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Direct Laser Patterning and Phase Transformation of 2D PdSe2 Films for On-Demand Device Fabrication.
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2019-12-13 , DOI: 10.1021/acsnano.9b06892 Viktoryia Shautsova 1 , Sapna Sinha 1 , Linlin Hou 1 , Qianyang Zhang 1 , Martin Tweedie 1 , Yang Lu 1 , Yuewen Sheng 1 , Benjamin F Porter 1 , Harish Bhaskaran 1 , Jamie H Warner 1
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2019-12-13 , DOI: 10.1021/acsnano.9b06892 Viktoryia Shautsova 1 , Sapna Sinha 1 , Linlin Hou 1 , Qianyang Zhang 1 , Martin Tweedie 1 , Yang Lu 1 , Yuewen Sheng 1 , Benjamin F Porter 1 , Harish Bhaskaran 1 , Jamie H Warner 1
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Heterophase homojunction formation in atomically thin 2D layers is of great importance for next-generation nanoelectronics and optoelectronics applications. Technologically challenging, controllable transformation between the semiconducting and metallic phases of transition metal chalcogenides is of particular importance. Here, we demonstrate that controlled laser irradiation can be used to directly ablate PdSe2 thin films using high power or trigger the local transformation of PdSe2 into a metallic phase PdSe2-x using lower laser power. Such transformations are possible due to the low decomposition temperature of PdSe2 and a variety of stable phases compared to other 2D transition metal dichalcogenides. Scanning transmission electron microscopy is used to reveal the laser-induced Se-deficient phases of PdSe2 material. The process sensitivity to the laser power allows patterning flexibility for resist-free device fabrication. The laser-patterned devices demonstrate that a laser-induced metallic phase PdSe2-x is stable with increased conductivity by a factor of about 20 compared to PdSe2. These findings contribute to the development of nanoscale devices with homojunctions and scalable methods to achieve structural transformations in 2D materials.
中文翻译：
用于按需设备制造的2D PdSe2薄膜的直接激光图案化和相变。
在原子上薄的2D层中形成异相同质结对于下一代纳米电子学和光电子学应用非常重要。在过渡金属硫族化物的半导体相和金属相之间的技术挑战性，可控制的转变尤为重要。在这里，我们证明受控激光照射可用于使用高功率直接烧蚀PdSe2薄膜，或使用较低的激光功率触发PdSe2的局部转变为金属相PdSe2-x。与其他2D过渡金属二卤化物相比，PdSe2的分解温度低且具有各种稳定的相，因此有可能实现这种转变。扫描透射电子显微镜用于揭示PdSe2材料的激光诱导的Se缺陷相。对激光功率的工艺敏感性为无抗蚀剂的器件制造提供了图案化灵活性。激光图案化的设备表明，与PdSe2相比，激光诱导的金属相PdSe2-x稳定，电导率提高了约20倍。这些发现有助于开发具有同质结和可扩展方法的纳米级器件，以实现2D材料的结构转换。
更新日期：2019-12-13
中文翻译：
用于按需设备制造的2D PdSe2薄膜的直接激光图案化和相变。
在原子上薄的2D层中形成异相同质结对于下一代纳米电子学和光电子学应用非常重要。在过渡金属硫族化物的半导体相和金属相之间的技术挑战性，可控制的转变尤为重要。在这里，我们证明受控激光照射可用于使用高功率直接烧蚀PdSe2薄膜，或使用较低的激光功率触发PdSe2的局部转变为金属相PdSe2-x。与其他2D过渡金属二卤化物相比，PdSe2的分解温度低且具有各种稳定的相，因此有可能实现这种转变。扫描透射电子显微镜用于揭示PdSe2材料的激光诱导的Se缺陷相。对激光功率的工艺敏感性为无抗蚀剂的器件制造提供了图案化灵活性。激光图案化的设备表明，与PdSe2相比，激光诱导的金属相PdSe2-x稳定，电导率提高了约20倍。这些发现有助于开发具有同质结和可扩展方法的纳米级器件，以实现2D材料的结构转换。
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