Name: Ohmsche Kontakt Fabrication unter Verwendung eines fokussierten Ionenstrahl-Technik und Elektrische Charakterisierung für Layer-Halbleiter-Nanostrukturen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-12-05T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 12 s
Description: Erfahren Sie die Herstellung ohmischer Kontakte auf MoSe₂-Nanostrukturen mit fokussiertem Ionenstrahl. Diese Methode ermöglicht reproduzierbare elektrische Charakterisierung für die Halbleiterforschung.

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RSC dankt der Unterstützung des National Science Council (NSC) von Taiwan im Rahmen des Projekts NSC 102-2112-M-011-001-MY3. YSH bedankt sich für die Unterstützung des NSC von Taiwan im Rahmen des Projekts NSC 100-2112-M-011-001-MY3.

1. strukturelle Charakterisierung MoSe 2 Layer Crystals (siehe Schritt 1 in Abbildung 1) <ol><li> XRD-Messverfahren <ol><li> Mount ein MoSe 2 Schicht-Kristall (mit einem Größenbereich von 5 x 5 x 0,1-10 x 10 x 0,5 mm 3) oder Kristallpulver an der Halterung (die mit Quarzpulver und einem Bindemittel gemischt wurde, und wurde auf dem Objektträger geschmiert). </li><li> Drücken Sie die Halterung durch einen Objektträger zur Schichtkristallfläche parallel zu der Halteroberfläche zu gewährleisten. </li><li> Laden Sie den Probenhalter in die Diffraktometer. </li><li> Schließen Sie die Türen des Diffraktometers. </li><li> Kalibrieren Strahllinie entsprechend den Anweisungen des Herstellers. </li><li> Eingangsmessparameter, wie die 2-Scan-Bereich (10-80 °), das Inkrement (0.004 ° C) und die Verweilzeit (0,1 sec). </li><li> Starten Sie den DIFFRAC.Measurement Center-Programm auf dem Computer auf das Diffraktometer angebracht und speichern Sie Daten und Namen-Datendatei nach Hersteller protocol. </li><li> Analysieren Sie den XRD-Muster durch die Identifizierung der Positionen der Beugungspeaks mit der Software und dann vergleichen mit dem Standard-Daten aus JCPDS-Karte-Datenbank, um die Einzel out-of-plane-Orientierung und einkristallinen Qualität der MoSe 2-Schicht-Kristallen 32,33 Bestätigung . </li></ol></li><li> Mikro-Raman-Messverfahren <ol><li> Führen Sie die Raman-Geräte Kalibrierung mit einem Silizium-Wafer als der Standardprobe. Die Messung der Siliziumwafer ist das gleiche wie das nachfolgend für die interessierten MoSe 2 -Schicht Kristall beschriebenen Vorgehensweise. </li><li> Montieren Sie einen MoSe 2-Schicht-Kristall auf dem Objektträger. </li><li> Laden der Objektträger auf dem Halter des optischen Mikroskops und sich die Probenoberfläche mit einer weißen Lichtquelle. </li><li> Schaltet die Lichtquelle eine Weißlicht einem Laserstrahl (Wellenlänge 514 nm). </li><li> Eingangsmessparameter, wie die Wellenzahl Scanbereich (150-500 cm -1), die inteation Zeit (10 sec), und die Anzahl von Abtastzeiten (10-30 mal). </li><li> Startet das Programm auf dem Computer zu dem Raman-Spektrometer angebracht und dann Daten und Namen-Daten-Datei entsprechend dem Protokoll des Herstellers zu speichern. </li><li> Analysieren Sie den Raman-Spektrum durch die Identifizierung ihrer Peakbreiten und Positionen mit der Software und dann mit Standard-Daten zu vergleichen, von Verweisen auf die kristalline Struktur Art und Qualität der MoSe 2-Schicht-Kristallen 34,35 bestätigen. </li></ol></li></ol> 2. Herstellung von MoSe 2 Layer Nanokristall-Geräte <ol><li> Mechanische Exfoliation von Layer Crystals <ol><li> Saubere Pinzette mit Aceton und Alkohol. </li><li> Wählen Sie die MoSe 2 Schicht Kristalle (4-8 Stück) mit einer glänzenden Oberfläche (dh spiegelartige Kristallfläche) und eine Fläche größer als 0,5 x 0,5 mm 2 mit der Pinzette und legte sie auf das Schneidband mit einer Fläche Größe 20 x 60 mm 2 aufweist.</li><li> Falten Sie das Band in der Mitte, um die Schicht Kristall Peeling und wiederholen Sie die Aktion rund zwanzig Mal. In der Regel können Schicht Kristalle in viele mikrometergroße Kristalle in der Breite (siehe Schritt 2 in Abbildung 1) abgezogen werden. </li><li> Laden Sie die Vereinzelungsfolie mit der Schicht-Nanokristall-Pulver in die REM-Kammer, die Größen und Morphologien dieser abgestreift MoSe 2 Mikrokristallschicht zu beobachten. Wenn die Breite Verteilungen der Nanokristallschicht sind 1-20 &amp; mgr; m, kann die Nanokristall-Pulver die Kriterien für die Bauelementherstellung zu erfüllen. </li></ol></li><li> Dispersion der Schicht-Nanokristalle auf dem Device Template <ol><li> Legen Sie die Vereinzelungsfolie mit der Schicht-Nanokristall-Pulver der Oberseite nach unten auf der Gerätevorlage. Die Schablone ist SiO 2 (300 nm) beschichteten Silizium-Substrat mit sechzehn vorstrukturierten Ti (30 nm) / Au (90 nm) Elektroden auf der SiO 2 -Oberfläche (siehe Schritt 4 in Abbildung 1). Die Flächengröße der Vorlage 5 x 5 mm <sup&gt; 2. </li><li> Tippen Sie auf das Schneidband leicht, um einige Nanokristalle (etwa 10 bis 100 Stück) fallen, die auf der Vorlage zu machen. </li><li> Überprüfen Sie die Anzahl Dichte und Dispersionszustand des Nanokristalls auf der Schablone mit einem optischen Mikroskop oder manchmal durch SEM, wenn die dispergierten Nanokristalle können von optischen Mikroskop beobachtet werden. Regel 2 bis 5 Stück von Nanokristallen (Fläche größer als 2 x 2 &amp; mgr; m 2) ohne Überlappung miteinander verteilt auf der Mitte Platz (mit einer Fläche von 80 x 80 &amp; mgr; m 2) der Schablone sind die besseren Zustand für die nächste FIB Verarbeitung . </li></ol></li><li> Elektrodenherstellung von FIB <ol><li> Berg-Vorlagen auf dem FIB Halter mit leitenden Kupferfolie Band. Typischerweise wurde die Fläche leitende Band von 3 x 2,4 cm 2 zur Montage 6-8 Templates erforderlich. </li><li> Laden Sie den Halter in die FIB Kammer. </li><li> Evakuieren Sie die Kammer mit dem Vakuum bis 10 -5 mbar durch Anklicken der Schaltfläche&quot;Pumpe&quot;. </li><li> Set des Elektronenstrahlstroms (41 pA) und Beschleunigungsspannung (10 kV) für die SEM-Modus. </li><li> Stellen Sie die Ionenstrahlstrom (0,1 nA) und Beschleunigungsspannung (30 kV) für das FIB-Modus. </li><li> Aufwärmen der Ionenstrahlanlage und Gas-Injektionssystem (GIS), indem Sie auf die Schaltfläche &quot;Strahl auf&quot; und die Schaltfläche &quot;Cold&quot; in der &quot;Gas Injection&quot; Block auf. </li><li> Schalten Sie den Elektronenstrahl durch Anklicken des Buttons &quot;Beam On&quot; und stellen Sie das Bild mit einer niedrigen Vergrößerung von 100X. </li><li> Stellen Sie die Z-Achsen-Arbeitsabstand (WD) bei 10 mm für die SEM-Modus. </li><li> Stellen Sie die Vergrößerung bei 5.000-facher und konzentrieren. </li><li> Stellen Sie den Neigungswinkel des Halters, um 52 Grad durch Anklicken der Schaltfläche &quot;Navigation&quot; und Eingabe der Neigungswinkel &quot;52&quot;. </li><li> Auswählen MoSe 2 Schicht-Nanokristall mit einer bestimmten Dicke (im Bereich von 5 bis 3000 nm) und eine rechteckige und quadratische Form für die Elektroden fabrication. </li><li> Nehmen Sie die REM-Bilder mit unterschiedlicher Vergrößerung (von 1,000x zu 10.000fach) der gezielte unberührten Material vor dem Elektrodenherstellung, indem Sie auf die Schaltfläche &quot;Snapshot&quot;. </li><li> Wechseln Sie in den FIB-Modus und nehmen Sie eine FIB Bild von der Snapshot-Modus, um die Belichtungszeit der Zielmaterial unter Ionenstrahlbeschuss senken. </li><li> Definieren Sie die Elektrodenablagerungsbereich, wählen Sie die &quot;Pt deposition&quot; Modus, und geben Sie die Dicke (0,2-1,0 um) Wert des abgeschiedenen Pt-Elektrode. </li><li> Führen Sie die Kapillare von GIS in die Kammer durch Anklicken des Kästchens &quot;Pt dep&quot; in der &quot;Gas Injection&quot; Block. </li><li> Nehmen Sie ein Bild von der Snapshot-Modus erneut und ändern Sie die Position der Elektroden, wenn die ursprünglich festgelegten Muster verschiebt sich leicht. </li><li> Schalten Sie das FIB Abscheidung, indem Sie auf die Schaltfläche &quot;Start Patterning&quot;. </li><li> Nach der Abscheidung, ziehen die Kapillare des GIS zurück unclicking das Kästchen &quot;Pt dep &quot;in der&quot; Gas Injection &quot;Block. </li><li> Wechseln Sie in SEM-Modus und prüfen Sie das Ergebnis der abgeschiedenen Pt-Elektroden auf der Schicht-Nanokristall. </li><li> Treffen die SEM-Bilder bei verschiedenen Vergrößerungen der fertigen Vorrichtungen mit zwei oder vier Elektroden (siehe Schritt 3 in Figur 1). </li><li> Stellen Sie den Neigungswinkel des Halters Rückkehr zu 0 Grad, indem Sie auf die Schaltfläche &quot;Navigation&quot; und Eingabe der Neigungswinkel &quot;0&quot;. </li><li> Nehmen Sie die Top-betrachtet REM-Bilder mit unterschiedlicher Vergrößerung für die Schätzungen der Materialbreite und Elektroden inter-Abstand durch Anklicken der Schaltfläche &quot;Snapshot&quot;. </li><li> Schalten Sie die Elektronenstrahl und Ionenstrahlsystemen und abkühlen GIS-System nach unten, indem Sie auf den Button &quot;Beam Off&quot; und die Taste &quot;Warm&quot; in der &quot;Gas Injection&quot; Block auf. </li><li> Entlüften Kammer durch Einleiten von Stickstoffgas durch Klicken auf die Buttons &quot;Vent&quot; und nehmen Sie die Halterungaus der Kammer. Es dauert in der Regel 5 bis 10 Minuten, um den Entlüftungsvorgang zu beenden. </li><li> Schließen Sie die Kammertür und Kammer evakuieren. </li></ol></li></ol> 3. Charakterisierungen der MoSe 2 Layer Nanokristall-Geräte <ol><li> Dickenmessung der Schicht-Nanokristalle mit AFM <ol><li> Installieren Sie die AFM-Cantilever auf die Sondenhalter. </li><li> Schalten Sie AFM-Programm und wählen Sie &quot;ScanAsyst&quot; -Modus. </li><li> Laden Sie den Sondenhalter und verbinden Sie es mit der Laserdiode Leiter der AFM-Station. </li><li> Die Kalibrierung durchzuführen, um den einfallenden Laserstrahl Position und die Auslegers gemäß Herstellerprotokoll auszurichten. </li><li> Montieren Sie die Probe (die Vorlage Chip mit FIB-Nanokristallschicht hergestellt Geräte) auf dem Probenhalter durch Cu Folienband. </li><li> Laden Sie den Probenhalter mit dem AFM-Station. </li><li> Bewegen Sie den Probenhalter in die Position etwa unter dem Laserstrahl oder AFM cantileväh. </li><li> Weiter unten AFM Cantilever auf die Fokusposition durch die Fokussierung des Lichtmikroskop Bild der Nanokristallschicht. </li><li> Eingabe-Scan-Parameter, wie die Scan-Bereich (6 x 30.6 x 30 &amp; mgr; m 2), der Frequenz (0,5-1,5 Hz) und der Auflösung (256 bis 512 Zeilen). </li><li> Starten Sie das Programm und speichern Daten gemäß dem Protokoll des Herstellers. </li><li> Heben Sie die AFM-Cantilever und nehmen Sie den Probenhalter heraus. </li><li> Legen Sie die zweite Probe und wiederholen Sie den obigen wenn Notwendigkeit beschriebenen Messverfahren. </li><li> Schätzen Sie die Dicke der Schicht-Nanokristalle durch die Analyse der AFM-Bild und Höhenprofil mit Hilfe der Software &quot;Nanoscope-Analyse&quot;. Wählen eine seitliche Höhenprofil von der AFM-Bild und bestimmt die durchschnittliche Dicke Wert durch den abgeflachten Bereich des Profils. (Siehe Abbildung 2d und 2e) </li></ol></li><li> Strom-Spannungs (IV) Messung der Schichtnano <ol><li> Montierendie Probe (die Vorlage Chip mit FIB-Nanokristallschicht hergestellt Geräte) auf dem Glimmersubstrat durch Cu-Folienband. </li><li> Bindung der Emailleleitern oder Cu-Drähten auf den Elektroden des Chips durch Ag-Paste. (Siehe Schritt 4 in Fig. 1) </li><li> Legen Sie den ausgefüllten Probe in der Prüfstation Kammer und befestigen Sie ihn auf dem Probenhalter durch Cu Folienband. Die kryogene Sonde Station wurde im dunklen Umgebung. (Siehe Schritt 5 in Fig. 1) </li><li> Löten die elektrischen Leitungen von der Probe und der Metallelektroden der Sonden eine nach der anderen. </li><li> Verschließen Sie die Kammer oben und evakuieren die Kammer bis auf 10 -4 mbar. Cool down Probe auf die 77 K durch die Einführung von flüssigem Stickstoff in die Sonde entfernt. Den Temperaturbereich (in der Regel 80 bis 320 K), Intervall, und die Verweilzeit für die Temperatursteuerung. (Nur nötig bei temperaturabhängige Messung). </li><li> Stellen Sie die angelegte Spannung Wischbereich (in der Regel von -1 bis 1 V), Spannung interval (0,01 V), und die begrenzte maximale Strom (10 oder 100 &amp; mgr; A) in einer Ultrahochimpedanz multifunktionalen Elektrizitätszähler für die Zwei-Anschluss-IV-Messung. Für vier Anschlüssen Messung, stellen Sie den angelegten Strom Wischbereich (typischerweise von -100 bis 100 &amp; mgr; A) und Stromintervall (1 &amp; mgr; A). </li><li> Starten Sie das Programm und speichern Sie die Daten IV bei Raumtemperatur oder bei verschiedenen Temperaturen. </li><li> Öffnen Sie die Kammerkappe bei Bedarf an, um die Probe aus der Kammer. </li><li> Legen Sie die zweite Probe, wenn notwendig, und wiederholen Sie die oben beschriebene Prozedur. </li><li> Analyse der IV-Kurve durch Auftragen des gemessenen Stroms in Abhängigkeit vom angelegten Spannungsdaten mit der Software. Montieren Sie die IV-Kurve durch die Auswahl der Linearanpassungsfunktion. Überprüfen Sie die Linearität der IV-Kurve und erhalten die Steigungswert (dh Leitwert). (Siehe Schritt 6 in Fig. 1) </li><li> Wiederholen Sie den Schritt 3.2.10 für die IV-Kurven mbei verschiedenen Temperaturen, wenn Notwendigkeit gem essen. </li><li> Berechnung der Leitfähigkeit (σ) Wert nach der Gleichung σ = G (t / tw) der Annahme der vom IV, SEM erhaltenen Parameter und AFM-Messungen, einschließlich Leitfähigkeit (G), der Dicke (t), die Breite (w) und Länge ( l) der Schicht-Nanokristall. </li><li> Zeichnen die Kurven der Leitfähigkeit und Leitfähigkeitswerte als Funktion der Dicke der Schicht-Nanokristalle. </li></ol></li></ol>

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</ol>

Die Autoren haben nichts offenzulegen.

Die genaue Bestimmung der σ-Wert und seine Abmessung in Abhängigkeit der Schichtnanokristallen ist stark abhängig von der Qualität der elektrischen Kontakte. Die für die Metallelektrode Abscheidung verwendet FIB-Abscheidungsverfahren eine entscheidende Rolle spielte während der gesamten Studie. Je nach den elektrischen, strukturellen und die Analysen der Zusammensetzung, die Herstellung von stabilen und hoch reproduzierbare ohmsche Kontakte mit FIB-Abscheidungsverfahren, in den MoSe 2 oder MoS 2...

Übergang Metalldichalcogenide (TMD), wie MoS 2, MoSe 2, WS 2 und WSe 2, haben eine interessante zweidimensionale (2D) Schichtstruktur und Halbleitereigenschaften 1-3. Forscher haben kürzlich entdeckt, dass die Monostruktur von MoS 2 zeigt eine wesentlich verbesserte Effizienz der Lichtemission aufgrund der Quantenbegrenzungseffekt. Die Feststellung des neuen direkten Bandlücke-Halbleitermaterial hat erhebliche Aufmerksamkeit 4-7 angezogen. Darüber hinaus ist die leicht abgestreift Schichtstruktur der TMDs eine hervorragende Plattform für die Untersuchung der grundlegenden Eigenschaften von 2D-Materialien. Im Gegensatz zu metallischen Graphen ohne die Bandlücke haben Schwingungstilger inhärent halbleitende Eigenschaften und eine Bandlücke im Bereich von 1-2 eV 1,3,8. Die 2D-Strukturen der ternäre Verbindungen TMDS 9 und der Möglichkeit einer Integration dieser Verbindungen mit Graphen stellen eine beispiellose opportunity um ultradünne und flexible elektronische Geräte zu entwickeln. Im Gegensatz zu Graphen, sind die Raumtemperatur Elektronenbeweglichkeit Werte der 2D TMDs in mäßiger Lautstärke (1-200 cm 2 V - 1 s - 1 für MoS Februar 10-17, ca. 50 cm 2 V - 1 s - 1 für Mose 2 18 ). Die optimale Bewegungswerte von Graphen ist berichtet worden, höher als 10.000 cm 2 V - 1 Sek. - 19-21 Januar Dennoch halb TMD Monoschichten weisen eine ausgezeichnete Leistung der Vorrichtung. Zum Beispiel können die MoS 2 und MoSe 2 Monolagen oder Multilayer-Feldeffekttransistoren zeigen extrem hohe Ein- / Aus-Verhältnisse von bis zu 10 6 bis 10 9 10,12,17,18,22. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, um die grundlegenden elektrischen Eigenschaften der 2D TMDs und zu verstehen, dieir Schüttgut. Jedoch Untersuchungen der elektrischen Eigenschaften der Schichtmaterialien wurden teilweise aufgrund der Schwierigkeit bei der Bildung von guten ohmschen Kontakt auf der Schicht Kristalle behindert. Drei Ansätze, Schattenmaskenabscheidung (SMD) 23, Elektronenstrahllithographie (EBL) 24,25 und fokussierten Ionenstrahl (FIB) Abscheidung 26,27 verwendet worden, um elektrische Kontakte an Nanomaterialien zu bilden. Da SMD beinhaltet typischerweise die Verwendung einer Kupfergitter als Maske, der Abstand zwischen zwei Kontaktelektroden zumeist mehr als 10 um. Im Gegensatz EBL und FIB Abscheidung, Metallabscheidung von Elektroden-Arrays auf einem Substrat ohne Targeting oder Auswählen Nanomaterialien von Interesse in dem SMD-Verfahren durchgeführt. Dieser Ansatz kann nicht garantieren, dass die Metallmuster korrekt auf einzelne Nano als Elektroden abgeschieden. Das Ergebnis der SMD Methode hat ein Element des Zufalls. Die EBL und FIB Abscheidungsverfahren sind in der verwendeteRasterelektronenmikroskopsystem (SEM); Nanomaterialien können direkt beobachtet und für Elektrodenabscheidung gewählt werden. Zusätzlich kann EBL verwendet, um einfach zu fertigen Metallelektroden mit einer Linienbreite und einem Kontaktelektrodenabstand kleiner als 100 nm ist. Das restliche Resist jedoch auf der Oberfläche während der Nanolithographie unweigerlich zur Bildung einer isolierenden Schicht zwischen der Metallelektrode und des Nanomaterials überlassen. Somit führt EBL hohen Kontaktwiderstand. Der Hauptvorteil der Elektrodenherstellung durch FIB Abscheidung ist, dass es um einen geringen Kontaktwiderstand führt. Weil Metallabscheidung wird durch die Zersetzung einer metallorganischen Vorläufers durch Verwendung eines Ionenstrahls auf den definierten Bereich durchgeführt wird, eine Metallabscheidung und Ionenbeschuss gleichzeitig auftreten. Dies könnte das Metall-Halbleiter-Grenzfläche zerstört und die Bildung von Schottky-Kontakt. Ionenbeschuß können Oberflächenverunreinigungen, wie beispielsweise Kohlenwasser beseitigenbons und native Oxide, die Kontaktwiderstand verringert. Ohmsche Kontaktherstellung durch FIB Abscheidung wurde für verschiedene Nanomaterialien 27-29 nachgewiesen. Darüber hinaus ist das gesamte Herstellungsverfahren in der FIB Abscheidungs ​​Ansatz einfacher ist als die in EBL. Wie Schichthalbleiter zeigen typischerweise stark anisotropen elektrischen Leitfähigkeit ist die Leitfähigkeit in der Schicht-zu-Schicht-Richtung mehrere Größenordnungen niedriger als der in der in der Ebene liegenden Richtung 30,31. Dieses Merkmal erhöht die Schwierigkeit der Herstellung ohmscher Kontakte und zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit. Daher wird in dieser Studie FIB Abscheidung wurde für die Untersuchung der elektrischen Eigenschaften der Schicht Halbleiternanostrukturen eingesetzt.

<table><tbody><tr><td>HRTEM& SEAD</td><td>FEI (http://www.fei.com/products/tem/tecnai-g2/?ind=MS)</td><td>Tecnai&trade; G2 F-20</td><td></td></tr><tr><td>SEM& EDS</td><td>HITACHI (http://www.hitachi-hitec.com/global/em/sem/sem_index.html)</td><td>S-3000H</td><td></td></tr><tr><td>FIB FEI</td><td>(http://www.fei.com/products/dualbeam/versa-3d/)</td><td>Quanta 3D FEG</td><td></td></tr><tr><td>AFM</td><td>BRUKER (http://www.bruker.com/products/surface-analysis/atomic-force-microscopy/dimension-icon/overview.html)</td><td>Dimension Icon</td><td></td></tr><tr><td>XRD</td><td>Bruker (https://www.bruker.com/products/x-ray-diffraction-and-elemental-analysis/x-ray-diffraction/d2-phaser/learn-more.html)</td><td>D2 PHASER Röntgendiffraktometer</td><td></td></tr><tr><td>Raman</td><td>Renishaw (http://www.renishaw.com/en/renishaw-enhancing-efficiency-in-manufacturing-and-healthcare--1030)</td><td>inVia Raman Mikroskopsystem</td><td></td></tr><tr><td>Keithley-4200</td><td>keithley ( http://www.keithley.com.tw/products/dcac/currentvoltage/4200scs)</td><td>4200scs</td><td></td></tr><tr><td>Kryo-Sondenstation mit extrem niedrigem Leckstrom</td><td>Lakeshore Cryotronics (http://www.lakeshore.com/)</td><td>TTP4</td><td></td></tr><tr><td>Kupferfolienband</td><td>3M (http://solutions.3m.com/wps/portal/3M/en_US/Electronics_NA/Electronics/Products/Product_Catalog/~/3M-Copper-Foil-Shielding-Tape-1182?N=4294300025+5153906&&Nr=AND%28hrcy_id%3A8CQ27CX0WMgs_F2LMWMM6M6_N2RL3FHWVK_GPD0K8BC31gv%29&rt=d)</td><td>1182</td><td></td></tr><tr><td>Ag Paste</td><td>Well-Being (http://www.gredmann.com/about.htm)</td><td>MS-5000</td><td></td></tr><tr><td>Cu Draht</td><td>Guv Team (http://www.guvteam.com)</td><td>ICUD0D01N</td><td></td></tr><tr><td>Würfelband</td><td>Nexteck (http://www.nexteck-corp.com/tw/product-tape.html)</td><td>Kontakt Verkäufer</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Glimmer Centenary Electronic (http://100y.diytrade.com/sdp/307600/4/pl-1175840/0.html)</td><td>T0-200</td><td></td></tr><tr><td>Lackdraht</td><td>Light-Tech Electronics (http://www.ltc.com.tw/product_info.php/products_id/57631)</td><td>S.W.G #38</td><td></td></tr></tbody></table>

ohmsche kontakt fabrication unter verwendung eines fokussierten ionenstrahl-technik und elektrische charakterisierung für layer-halbleiter-nanostrukturen

Ohmic Contact Fabrication Using a Focused-ion Beam Technique and Electrical Characterization for Layer Semiconductor Nanostructures

Schicht Halbleiter mit leicht verarbeitet zweidimensionale (2D) Strukturen aufweisen indirekten zu direkten Bandlückenübergänge und überlegene Transistorleistung, die eine neue Richtung für die Entwicklung der nächsten Generation von ultradünnen und flexiblen photonischen und elektronischen Geräten vor. Verbesserte Lumineszenzquantenausbeute wurde weit verbreitet in diesen atomar dünnen 2D-Kristallen beobachtet. Allerdings sind Dimension Wirkungen über Quanten-Confinement-Dicken oder sogar auf der Mikrometerskala nicht erwartet und wurden selten beobachtet. In dieser Studie Molybdändiselenid (MoSe 2 Schicht) Kristalle mit einer Dicke im Bereich von 6-2,700 nm als Zwei- oder Vier-Anschluß-Vorrichtungen hergestellt wurden. Ohmsche Kontaktbildung wurde erfolgreich durch den fokussierten Ionenstrahl (FIB) Abscheidungsverfahren unter Verwendung von Platin (Pt) als Kontaktmetall erreicht. Schicht-Kristalle mit verschiedenen Dicken wurden durch einfache mechanische Peeling mit Hilfe Vereinzelungsfolie hergestellt. Strom-Spannungskurve Messung!ts wurden durchgeführt, um die Leitfähigkeit der Schicht-Nanokristalle zu bestimmen. Darüber hinaus hochauflösende Transmissionselektronenmikroskopie, ausgewählt Bereichselektronenbeugung und Energiedispersive Röntgenspektroskopie wurden verwendet, um die Schnittstelle des Metall-Halbleiter-Kontakt der FIB fertigter MoSe 2 Geräte charakterisieren. Nach dem Aufbringen der Ansätze wurde die wesentliche Dicke abhängigen elektrischen Leitfähigkeit in einem breiten Dickenbereich für die MoSe 2 -Schicht Halbleiter beobachtet. Die Leitfähigkeit um mehr als zwei Größenordnungen von 4,6 erhöht, um 1.500 Ω - 1 cm - 1, mit einer Abnahme in der Dicke von 2,700 bis 6 nm. Darüber hinaus zeigte die temperaturabhängige Leitfähigkeit, dass die dünnen MoSe 2 Multischichten zeigten deutlich schwach halbleitendes Verhalten mit Aktivierungsenergien von 3,5 bis 8,5 meV, was beträchtlich kleiner als jene (36-38 meV) des Schütt sind. Probable oberflächen dominant Transporteigenschaften und die Anwesenheit einer hohen Oberflächenelektronenkonzentration in MoSe 2 vorgeschlagen. Ähnliche Ergebnisse können für andere Schicht Halbleitermaterialien, wie MoS 2 und WS 2, erhalten werden.

Die ermittelten Werte der elektrischen Leitfähigkeit (G) und der Leitfähigkeit (σ) der Schicht von Nanomaterialien mit unterschiedlichen Dicken sind stark abhängig von der Qualität der elektrischen Kontakte. Die ohmschen Kontakte des FIB-Abscheidungsfertigter Zweipol-MoSe 2 Geräte werden durch Messen der Strom-Spannung (I - V), dadurch gekennzeichnet Kurve. Die Raumtemperatur I - V-Kennlinien für die beiden terminalen MoSe 2-Nanovorrichtungen mit untersc...

Wir beschreiben die Ansätze für die Bauelementherstellung und die elektrische Charakterisierung von Molybdändiselenid (MoSe2) Schicht-Halbleiter-Nanostrukturen mit unterschiedlichen Dicken. Darüber hinaus wird die Herstellung von ohmschen Kontakten für MoSe 2-Lagen-Nanokristalle durch das Verfahren der fokussierten Ionenstrahlabscheidung unter Verwendung von Platin (Pt) als Kontaktmetall beschrieben.

Ohmsche Kontakt Fabrication unter Verwendung eines fokussierten Ionenstrahl-Technik und Elektrische Charakterisierung für Layer-Halbleiter-Nanostrukturen

Layer semiconductors with easily processed two-dimensional (2D) structures exhibit indirect-to-direct bandgap transitions and superior transistor ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, die Focused-Ion-Beam-Technik anzuwenden, um die Herstellung von omischen Kontakten an einzelnen nanostrukturierten Schichten aus Halbleitermaterialien zu beobachten. Diese Methode kann helfen, zentrale Fragen im Bereich der Nanotechnologie zu beantworten, beispielsweise, wie gute omische Kontakte an einzelnen nanoskaligen Materialien ohne Alne-Behandlung hergestellt werden können. Der entscheidende Vorteil dieser Technik liegt darin, dass der Fo-Eisenstrahl-Metall-Deion-Ansatz hochgradig reproduzierbare elektrische Kontakte an einzelnen nanostrukturierten Halbleiterschichten ermöglicht.Der gesamte Prozess ist im Vergleich zu anderen Techniken wie der Trobin-Diskographie ebenfalls relativ einfach. Nach der strukturellen Charakterisierung der Molybdändiselenid-Schichtkristalle, wie im begleitenden Textprotokoll beschrieben, beginnen Sie mit der Herstellung der Molybdändiselenid-Schicht-Nanokristall-Vorrichtungen. Reinigen Sie zunächst eine Pinzette mit Aceton und anschließend mit Alkohol.Verwenden Sie die Pinzette, um vier bis acht Stücke der Molybdändiselenid-Lagenkristalle mit glänzender Oberfläche und einer Fläche größer als 0,5 Millimeter mal 0,5 Millimeter auszuwählen. Legen Sie jeden Kristall auf ein Stück Schneidband mit einer Fläche von 20 Millimetern mal 60 Millimetern. Falten Sie das Band zur Hälfte, um die Schicht abzulösen.Kristall, wiederholen Sie diese Aktion ungefähr 20 Mal. Üblicherweise können Schichtkristalle in zahlreiche, mehrere Mikrometer große Kristalle abgetrennt werden. Beschaffen Sie drei Siliziumdioxid-beschichtete Silizium-Substrate mit 16 vorbeschichteten Titan-Gold-Elektroden auf der Oberfläche.Die Fläche jeder Vorlage sollte etwa fünf Millimeter mal fünf Millimeter quadratisch sein. Legen Sie das Schneidband mit der Schicht aus nano Krystal-Pulver umgedreht auf jede Vorlage. Klopfen Sie leicht auf das Schneidband, sodass etwa 10 bis 100 Stücke der Maum-Diselenid-Schichtkristalle auf jede Vorlage fallen.Befestigen Sie die vorbereiteten Proben auf einem Focused-Ion-Beam-Halter mit leitfähigem Kupferfolienklebeband. Danach laden Sie den Halter in die Focused-Ion-Beam-Kammer ein. Evakuieren Sie die Kammer durch Klicken auf „Pump“ auf 1 × 10⁻⁵ Millibar.Stellen Sie für den SEM-Modus den Elektronenstrahlstrom auf 41 Pikoa mpere und die Beschleunigungsspannung auf 10 Kilovolt ein. Stellen Sie anschließend für den FIB-Modus den Ionenstrahlstrom auf 0,1 Nanoampere und die Beschleunigungsspannung auf 30 Kilovolt ein. Erwärmen Sie dann das Ionenstrahlsystem und das Gasinjektionssystem.Schalten Sie den Elektronenstrahl ein, indem Sie auf die Schaltfläche „Beam on“ klicken, und fokussieren Sie das Bild bei einer niedrigen Vergr&ouml;&szlig;erung von 100&times;. Stellen Sie anschlie&szlig;end den axialen Arbeitsabstand in Z-Richtung f&uuml;r den SEM-Modus auf 10 Millimeter ein. Erh&ouml;hen Sie nun die Vergr&ouml;&szlig;erung auf 5.000&times; und fokussieren Sie auf die Probe.Nachdem die Fokussierung abgeschlossen ist, geben Sie im Navigationsmenü einen Kippwinkel von 52 Grad ein, um den Halter zu kippen. Wählen Sie anschließend rechteckige und quadratische Formen von Molybdändiselenid. Schichten Sie Nanokristalle mit einer Dicke zwischen fünf und 3000 Nanometern auf.Bei der Elektrodenherstellung fertigen Sie SCM-Aufnahmen des gezielten reinen Materials bei verschiedenen Vergr&ouml;&szlig;erungen im Bereich von 1000&times; bis 10.000&times; vor der Elektrodenherstellung an. Wechseln Sie anschlie&szlig;end in den Fokussierter-Ionenstrahl-Modus und nehmen Sie eine Aufnahme im Schnappschussmodus vor, um die Belichtungszeit des Zielmaterials unter Ionenstrahleinschlag zu verringern. Definieren Sie den Elektrodenabscheidungsbereich, indem Sie zuerst den Platinabscheidungsmodus ausw&auml;hlen und dann die Dicke mit 0,2 bis 1,0&nbsp;Mikrometer vorgeben.Als Nächstes führen Sie die Kapillare des Gasinjektionssystems in die Kammer ein, indem Sie auf das Platinabscheidungsfeld im Gasinjektionsblock klicken. Erstellen Sie ein weiteres Bild im Schnappschussmodus und passen Sie die Position der Elektroden an. Falls sich das ursprünglich definierte Muster leicht verschiebt, schalten Sie die fokussierte Ionenstrahlabscheidung ein. Nach der Abscheidung ziehen Sie die Kapillare des Gasinjektionssystems zurück, indem Sie das Platinabscheidungsfeld wieder deaktivieren.Als Nächstes wechseln Sie in den Modus des Rasterelektronenmikroskops und nehmen Sie Bilder der fertigen Bauelemente mit zwei oder vier Elektroden bei verschiedenen Vergr&ouml;&szlig;erungen auf. Nach der Aufnahme der Bilder stellen Sie den Neigungswinkel des Halteres ein, bringen Sie ihn auf null Grad zur&uuml;ck und nehmen Sie zus&auml;tzliche Aufsichtsbilder bei verschiedenen Vergr&ouml;&szlig;erungen auf, um die Materialbreite und den Elektrodenabstand abzusch&auml;tzen. Wenn Sie fertig sind, schalten Sie das Elektronenstrahl- und Ionenstrahlsystem aus und k&uuml;hlen Sie das Gaseinspr&uuml;hsystem ab.Des Weiteren entlüften Sie die Kammer mit Stickstoffgas und nehmen Sie den Halter anschließend aus der Kammer heraus. Schließen Sie abschließend die Kammertür und evakuieren Sie die Kammer ein letztes Mal.Hier sind repr&auml;sentative Rasterelektronenmikroskop-Aufnahmen von zwei- und vierpoligen Molybd&auml;n-IDE-Vorrichtungen dargestellt. Nachdem mithilfe eines KM die H&ouml;he mehrerer Nanoflakes gesch&auml;tzt wurde, k&ouml;nnen die ohmschen Kontakte der Vorrichtungen charakterisiert werden, indem die Strom-Spannungs-Beziehung gemessen wird. Die Strom-Spannungs-Kurven dieser Vorrichtung folgen einer linearen Beziehung, was die ohmsche Kontaktbedingung der Molybd&auml;ndiselenid-Vorrichtungen best&auml;tigt.Ein querschnittlicher Transmissionselektronenmikroskopie-Bild der Grenzfläche zwischen Platin und Molybdändiselenid zeigt, dass aufgrund der Ionenstrahlbestrahlung eine Legierungsschicht von etwa 25 bis 30 Nanometern zwischen Platin und Molybdändiselenid gebildet wurde. Ein hochauflösendes TEM-Bild der Grenzfläche zeigt, dass an der Oberfläche des einkristallinen Molybdändiselenids eine amorphe Legierung entsteht. Diese Legierung besteht aus einer Mischung aus Molybdän, Selen und Platin im Verhältnis zwei zu vier zu eins, sobald der Prozess beherrscht ist.Diese Technik kann innerhalb weniger Stunden durchgeführt werden, wenn sie nach ihrer Entwicklung ordnungsgemäß angewendet wird. Diese Technik ebnet den Weg für Forscher auf dem Gebiet der Nanotechnologie und Werkstoffwissenschaft, um elektrische Eigenschaften in ihren Halbleitermaterialsystemen zu untersuchen.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Engineering

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Ohmsche Kontakt Fabrication unter Verwendung eines fokussierten Ionenstrahl-Technik und Elektrische Charakterisierung für Layer-Halbleiter-Nanostrukturen (Video) | JoVE Journal

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