إعداد مساحة كبيرة الرأسي 2D المتغايرة كريستال-الهياكل من خلال سولفوريزيشن الأفلام المعادن الانتقالية لتصنيع الجهاز

الهدف العام لتقنية النمو هذه هو إنشاء هياكل غير متجانسة عمودية معقدة ثنائية الأبعاد ، مع تحكم جيد في عدد الطبقات ثنائية الأبعاد ، باستخدام إجراءات نمو مماثلة لكل مادة. الميزة الرئيسية لهذه التقنية البسيطة هي أنها تستخدم إجراءات نمو مماثلة لمواد ثنائية الأبعاد مختلفة ولديها إمكانية جيدة للتحكم في عدد الطبقة. يمكن أن تساعد هذه التقنية في التحقيق في التطبيقات العملية للهياكل غير المتجانسة للمواد العمودية ثنائية الأبعاد حيث يمكن أن تنتج هياكل غير متجانسة بلورية عمودية أكبر مع خصائص عابرة محسنة مقارنة بهياكل المواد المفردة.

لبدء الإجراء ، قم بتركيب ركيزة ياقوت نظيفة على شكل حرف C بحجم سنتيمترين في سنتيمترين على مرحلة العينة لنظام الاخرق RF ، بحيث يواجه الجانب المصقول هدف الموليبدينوم. ضخ غرفة العينة إلى ثلاث مرات 10 إلى سالب ستة حلقات. قم بحقن غاز الأرجون في النظام بمعدل 40 مل في الدقيقة وتأكد من استقرار ضغط الغرفة عند خمسة في 10 إلى سالب الدورتين.

أشعل البلازما واضبط خرج الطاقة على 40 واط. قلل ضغط الغرفة إلى خمسة أضعاف 10 إلى سالب ثلاثة حلقات. بعد ذلك ، افتح مصراع هدف الموليبدينوم يدويا وقم بإيداع المعدن لمدة 30 ثانية.

تأكد من أن خرج الطاقة يظل ثابتا طوال فترة الترسيب. عند انتهاء الاخرق ، ضع الركيزة في حامل عينة ربع جالون بحيث يكون الفيلم المعدني متجها لأعلى. ضع الركيزة في وسط منطقة التسخين لفرن الأنبوب المعاير.

ضع 1.5 جرام من مسحوق الكبريت في قارب تسخين الألومينا. ضع القارب على بعد سنتيمترين من منطقة التسخين بحيث تكون درجة حرارة الكبريت 120 درجة مئوية عندما تصل الركيزة إلى 800 درجة مئوية. أغلق الفرن وضخه إلى أسفل إلى خمسة أضعاف 10 إلى سالب ثلاثة دورات.

ثم قم بتدفق غاز الأرجون عبر الفرن بمعدل 130 مل في الدقيقة. تأكد من استقرار ضغط الفرن عند 0.7 توري. قم بتحديد الفرن من درجة حرارة الغرفة إلى 800 درجة مئوية عند 20 درجة مئوية في الدقيقة.

امسك الفرن عند 800 درجة مئوية حتى يتبخر الكبريت تماما. بعد ذلك ، أطفئ حرارة الفرن واترك الركيزة تبرد إلى درجة حرارة الغرفة تحت تدفق الأرجون. بعد ذلك ، قم بتركيب الركيزة في نظام الاخرق RF مع فيلم ثاني كبريتيد الموليبدينوم الذي يواجه هدف التنغستن.

رش التنغستن على الركيزة لمدة 30 ثانية باستخدام نفس الإعدادات المستخدمة في الموليبدينوم. ضع الركيزة المطلية بالتنغستن في وسط منطقة تسخين الفرن وجرام واحد من مسحوق الكبريت على بعد سنتيمترين من منطقة التسخين. كبريت فيلم التنغستن باستخدام نفس المعلمات الخاصة بفيلم الموليبدينوم.

لبدء نقل الأغشية الرقيقة ، قم بتدوير ثلاث قطرات من بولي ميثيل ميثاكريلات على فيلم ثنائي كالكوجينيد معدني انتقالي محضر لمدة 10 ثوان لكل منهما بمعدل 500 و 800 دورة في الدقيقة. عالج PMMA عند 120 درجة مئوية لمدة خمس دقائق. ثم ضع الركيزة المطلية ب PMMA في طبق بتري مملوء بالماء منزوع الأيونات.

استخدم ملاقط ذات أطراف مستديرة ومسطحة لتقشير أحد أركان PMMA بعناية بفيلم TMD المرفق من الركيزة. انقل الركيزة إلى محلول هيدروكسيد بوتاسيوم مائي مولار واحد يتم تسخينه إلى 100 درجة مئوية. قم بتقشير فيلم PMMA TMD بالكامل ببطء وبعناية من الركيزة باستخدام الملقط.

اغرف فيلم PMMA TMD من محلول هيدروكسيد البوتاسيوم بركيزة ياقوت نظيفة أخرى مع الجانب المصقول المواجه للفيلم. انقل الفيلم إلى دورق من الماء منزوع الأيونات. انقل الفيلم إلى ماء منزوعة الأيونات ثلاث مرات أخرى بنفس الطريقة ، لضمان إزالة هيدروكسيد البوتاسيوم المتبقي تماما.

بعد ذلك ، احصل على ثاني أكسيد السيليكون من النوع P بسمك 300 نانومتر على ركيزة السيليكون المزخرفة بأقطاب التيتانيوم أو الذهب. اغمر الركيزة المزخرفة في الدورق النهائي للماء منزوع الأيونات وقم بتوصيل فيلم TMD بالركيزة بعناية. اخبز الركيزة بالفيلم المرفق على حرارة 100 درجة مئوية لمدة ثلاث دقائق لتبخر الماء.

قم بتغطية سطح الركيزة باستخدام PMMA للتأكد من أن الفيلم متصل بإحكام بالركيزة. جفف الركيزة في خزانة تجفيف إلكترونية لمدة ثماني ساعات. بعد ذلك ، قم بإزالة طبقة PMMA واستخدم الطباعة الحجرية الضوئية والنقش الأيوني التفاعلي لتصنيع ترانزستور TMD غير المتجانس.

تم فحص آلية كبريت الموليبدينوم باستخدام HRTEM. في ظل الظروف الغنية بالكبريت ، حل الكبريت بسرعة محل أكسجين أكاسيد الموليبدينوم ، وشكل في النهاية طبقة موحدة بعدد يمكن التحكم فيه من الطبقات. كان فصل أكسيد الموليبدينوم والاندماج هو آلية النمو المبكرة السائدة في ظروف نقص الكبريت.

أظهر كل من التحليل الطيفي رامان لأغشية ثاني كبريتيد الموليبدينوم الفردية وثاني كبريتيد التنغستن قمتين مميزتين. أظهر HRTEM خمس طبقات من ثاني كبريتيد الموليبدينوم وأربع طبقات من ثاني كبريتيد التنغستن. نتج عن ترسيب المعدن المتسلسل بنية عمودية غير متجانسة من ثاني كبريتيد الموليبدينوم من التنغستن.

كانت كلتا المجموعتين من القمم المميزة واضحة في طيف الرامين. تم دعم تكوين بنية غير متجانسة عمودية TMD من خلال النقش الذري المتكرر لطبقات ثاني كبريتيد التنغستن الفردية حتى بقي ثاني كبريتيد الموليبدينوم فقط. أظهر الترانزستور المصنوع من ثاني كبريتيد التنغستن ثاني كبريتيد الموليبدينوم ، بنية غير متجانسة ، تيار تصريف أكبر بكثير عند مقارنته بالترانزستور المصنوع من ثاني كبريتيد الموليبدينوم فقط.

للترانزستور غير المتجانس الفردي قيمة حركة تأثير مجال أعلى ، والتي يمكن أن تكون نتيجة لحقن الإلكترون من ثاني كبريتيد التنغستن إلى ثاني كبريتيد الموليبدينوم ومن القنوات ذات تركيزات الإلكترون الأعلى في ظل التوازن الحراري. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية استخدام المعدات والإجراءات المعروضة لإنشاء هياكل غير متجانسة للمواد ثنائية الأبعاد عمودية بسهولة لتطبيقات الأجهزة المختلفة. عند استخدام هذا البروتوكول ، يجب أن تحتاج فقط إلى تحسين قوى الاخرق وأوقات الموضع ودرجات حرارة الفصل لمعداتك للحصول على مواد ثنائية الأبعاد عالية الجودة وهياكل غير متجانسة.