Name: Erweiterte Experimentelle Methoden für Niedertemperatur-Magneto Messung der Novel Materials (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-01-21T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 36 s
Description: Lernen Sie die Herstellung hochwertiger Proben durch mechanische Exfoliation und Flake-Stacking für Magnetotransportmessungen bei tiefen Temperaturen. Diese Methode ermöglicht die Untersuchung elektronischer Eigenschaften von Schichtmaterialien wie Graphen.

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Diese Arbeit wird vom National Institute of Standards and Technology des Handelsministeriums der Vereinigten Staaten unterstützt.

<ol><li>Doty, F. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Properties+of+CdZnTe+crystals+grown+by+a+high+pressure+Bridgman+method%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Vacuum+Science+%26+Technology+B%22%5BJournal%5D)">Properties of CdZnTe crystals grown by a high pressure Bridgman method.</a> Journal of Vacuum Science & Technology B. 10 (4), 1418-1422 (1992).</li>
<li>Ikesue, A., Kinoshita, T., Kamata, K., Yoshida, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+and+optical+properties+of+high-performance+polycrystalline+Nd-YAG+Ceramics+for+Solid-State+Lasers%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Ceramic+Society%22%5BJournal%5D)">Fabrication and optical properties of high-performance polycrystalline Nd-YAG Ceramics for Solid-State Lasers.</a> Journal of the American Ceramic Society. 78 (4), 1033-1040 (1995).</li>
<li>Elwell, D., Scheel, H. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aElwell%2C+D+%22Crystal+Growth+From+High-Temperature+Solutions%22">Crystal Growth From High-Temperature Solutions</a>. , Academic Press. London. (2011).</li>
<li>Doty, F. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Properties+of+CdZnTe+crystals+grown+by+a+high+pressure+Bridgman+method%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Vacuum+Science+%26+Technology+B%22%5BJournal%5D)">Properties of CdZnTe crystals grown by a high pressure Bridgman method.</a> Journal of Vacuum Science & Technology B. 10 (4), 1418-1422 (1992).</li>
<li>Ikesue, A., Kinoshita, T., Kamata, K., Yoshida, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+and+optical+properties+of+high-performance+polycrystalline+Nd-YAG+Ceramics+for+Solid-State+Lasers%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Ceramic+Society%22%5BJournal%5D)">Fabrication and optical properties of high-performance polycrystalline Nd-YAG Ceramics for Solid-State Lasers.</a> Journal of the American Ceramic Society. 78 (4), 1033-1040 (1995).</li>
<li>Elwell, D., Scheel, H. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aElwell%2C+D+%22Crystal+Growth+From+High-Temperature+Solutions%22">Crystal Growth From High-Temperature Solutions</a>. , Academic Press. London. (2011).</li>
<li>Therese, G. H. A., Kamath, P. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemical+Synthesis+of+Metal+Oxides+and+Hydroxides%5BTitle%5D)+AND+%22Chemistry+of+Materials%22%5BJournal%5D)">Electrochemical Synthesis of Metal Oxides and Hydroxides.</a> Chemistry of Materials. 12, 1195-1294 (2000).</li>
<li>Capper, P. Bulk Crystal Growth - Methods and Materials. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aCapper%2C+P+%22Handbook+of+Electronic+and+Photonic+Materials%22">Handbook of Electronic and Photonic Materials</a>. , Springer. New York. 231-254 (2007).</li>
<li>Seiler, D. G., Becker, W. M., Roth, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inversion-Asymmetry+Splitting+of+the+Conduction+Band+in+GaSb+from+Shubnikov-de+Haas+Measurements%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+B%22%5BJournal%5D)">Inversion-Asymmetry Splitting of the Conduction Band in GaSb from Shubnikov-de Haas Measurements.</a> Physical Review B. 1, 764-775 (1970).</li>
<li>Greenblatt, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molybdenum+Oxide+Bronzes+with+Quasi-Low-Dimensional+Properties%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Molybdenum Oxide Bronzes with Quasi-Low-Dimensional Properties.</a> Chemical Reviews. 88, 31-53 (1988).</li>
<li>Novoselov, K. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Two-dimensional+gas+of+massless+Dirac+fermions+in+graphene%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Two-dimensional gas of massless Dirac fermions in graphene.</a> Nature. 438, 197-200 (2005).</li>
<li>Wang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((One-Dimensional+Electrical+Contact+to+a+Two-Dimensional+Metal%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">One-Dimensional Electrical Contact to a Two-Dimensional Metal.</a> Science. 342, 614-617 (2013).</li>
<li>Giessibl, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advances+in+Atomic+Force+Microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Reviews+of+Modern+Physics%22%5BJournal%5D)">Advances in Atomic Force Microscopy.</a> Reviews of Modern Physics. 75, 949-983 (2003).</li>
<li>Smith, K. C. A., Oatley, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Scanning+Electron+Microscope+and+its+Fields+of+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22British+Journal+of+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">The Scanning Electron Microscope and its Fields of Applications.</a> British Journal of Applied Physics. 6, 391-399 (1955).</li>
<li>Geim, A. K., Grigorieva, I. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Van+der+Waals+heterostructures%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Van der Waals heterostructures.</a> Nature. 499, 419-425 (2013).</li>
</ol>

Die Autoren erklären, dass keine konkurrierenden finanziellen Interessen bestehen. In diesem Beitrag werden kommerzielle Materialien, Instrumente und Geräte identifiziert, um das experimentelle Verfahren so vollständig wie möglich zu spezifizieren. In keinem Fall bedeutet eine solche Kennzeichnung eine Empfehlung oder Billigung durch das National Institute of Standards.

Nach der Erfassung von hoher Qualität Massenproben, dadurch gekennzeichnet, geeignete Zusammensetzung und Struktur zu gewährleisten, werden die Proben in den von Peeling Flocken Probe dargestellten Geometrie auf 1 cm × 1 cm große Stücke des Substrats strukturiert. Substrate der stark p-dotierten Si von etwa 300 nm aus SiO 2 bedeckt sind bevorzugt, da sie die experimentelle Parameterraum zu erhöhen, indem man die Anwendung eines Rückgate. Weniger als 10 nm - - um eine ausreichende Feldeffekt zum Abstimmen des ...

Das Streben nach Materialien Plattformen für fortschrittliche Elektronik-Technologie fordert Verfahren zur Hochdurchsatz-Materialsynthese und die anschließende Charakterisierung. Neuartige Materialien von Interesse in dieser Verfolgung kann in Groß durch direkte Reaktion Synthese 1,2, elektrochemische Wachstum 3,4, und andere Methoden 5 eine schnellere Art und Weise, als mehr beteiligt Einkristall-Dünnfilmdepositionstechniken, wie beispielsweise Molekularstrahlepitaxie oder hergestellt werden chemische Gasphasenabscheidung. Das herkömmliche Verfahren, um die Transporteigenschaften der Volumenkristall Proben zu messen, ist eine rechteckige, prismenförmigen Fragment mit einer Größe von etwa 1 mm x 1 mm x 6 mm zu spalten und zu befestigen Drahtes führt zu der Probe in einer Hall-Anordnung 6. Bestimmte Materialien stellen eine Herausforderung, wobei der traditionellen Halle bar Vorrichtungsherstellverfahren Groß nicht ausreicht, um eine messbare Vorrichtung zum Probentransport Messung zu erzeugen. Dies kann seinbewirken, daß die hergestellten Kristalle sind zu klein, um Anschlußdrähte auf, selbst unter einem starken optischen Mikroskop zu befestigen, da die gewünschte Probendicke in der Größenordnung von einem bis wenigen Monoschichten oder weil ein Ziel, um einen Stapel von geschichteten zweidimensionale Messung Materialien mit Near- oder Sub-Nanometer Dicke. Die erste Kategorie besteht aus beispielsweise Nanodrähte und bestimmte Zubereitungen von Molybdänoxid Bronzen 7. Die zweite Kategorie besteht aus einzelnen sehr-wenigen Schichten von zweidimensionalen Materialien wie Graphen 8. Schwingungstilger (MoS 2, WTE 2, etc.), und topologische Isolatoren (Bi 2 Se 3, Bi x Sb 1-x Te 3 usw.). Die dritte Gruppe besteht aus Heterostrukturen durch das Stapeln einzelner Schichten von zweidimensionalen Materialien durch manuelle Montage über Schichtübertragung, insbesondere einen dreischichtigen Stapel hBN-graphen hBN 9 hergestellt. Orientierende Forschung von neuen electronic Materialien verlangt angemessene Verfahren zur Herstellung von Geräten auf schwer zu messen Proben. Oft ist die erste Charge von einem neuen Material durch direkte Umsetzung oder elektrochemische Wachstum synthetisiert ergibt sehr kleine Einkristalle mit Abmessungen in der Größenordnung von Mikrometern Größe. Solche Proben wurden historisch belegten enorm schwierig, die Metallkontakte zu befestigen und erfordern Verbesserung der Probenwachstumsparameter zu größeren Kristallen zum leichteren Transport Bauelementherstellung zu erreichen, stellt ein Hindernis bei der Hochdurchsatz-Forschung von neuen Materialien. Um eine schnelle Charakterisierung von Materialien zu ermöglichen, wurde ein Verfahren zur Herstellung von Vorrichtungen für sehr kleine Proben entwickelt worden, um die Charakterisierung von neuen Materialien, sobald ein Vorbatch hergestellt wurde ermöglichen. Eine geringfügige Variation dieser Methode ist anwendbar auf die Herstellung Geräte mit abgeblätterten Proben von flächigen Werkstoffen wie Graphen, hBN und Tilger sowie mehrschichtige Hetero solcher malien. Geräte werden eingehalten und zu einem Paket zum Einsetzen drahtgebondet in einen kommerziellen supraleitenden Magneten, trockenen Helium geschlossenem Kreislauf Kryostaten Magnetotransportsystem. Verkehrsmessungen werden bei Temperaturen bis zu 0.300 K und Magnetfeldern bis zu 12 T. gemacht

<table><tbody><tr><td>Cryogenic Limited 12 T CFMS</td><td>Cryogen Limited</td><td>CFM-12T-H3- IVTI-25</td><td>Magnetotransportsystem, kundenspezifisch mit moduliertem Feldmagneten (Schritt 4)</td></tr><tr><td>7270 DSP Lock-in-Verstärker</td><td>Signalrückgewinnung</td><td>7270</td><td>Lock-in-Verstärker für Source/Drain- und Spannungsmessungen (Schritt 4)</td></tr><tr><td>GS200 DC Spannungs-/Stromquelle</td><td>Yokogawa</td><td>GS200</td><td>Spannungsquelle für Gate-Spannungsanwendung (Schritt 4)</td></tr><tr><td>2636B System Sourcemeter</td><td>Keithley</td><td>2636B</td><td>Sourcemeter für Source/Drain- und Spannungsmessungen</td></tr><tr><td>DWL 2000 Laser Pattern Generator</td><td>Heidelberg Instruments</td><td>DWL 2000</td><td>Erzeugung einer Chrommaske für die Lithographie des Substratstandorts/Ausrichtungsmerkmalsmusters (Schritt 1.3)</td></tr><tr><td>Süss MicroTec MA6/BA6 Contact Aligner</td><td>Säuss</td><td>MA6</td><td>Wird für die Lithographie von Substratpositions-/Ausrichtungsmerkmalsmustern verwendet (Schritt 1.4.12)</td></tr><tr><td>JEOL Direct Write Elektronenstrahl-Lithographiesystem</td><td>JEOL</td><td>JBX 6300-FS&nbsp;</td><td>Hochauflösende Lithographie von Geräten durchführen</td></tr><tr><td>Discovery 550 Sputtersystem</td><td>Denton Vacuum</td><td>Discovery 550</td><td>SiO2 Sputtern (Schritt 2.5)</td></tr><tr><td>Infinity 22 Elektronenstrahlverdampfer</td><td>Denton Vacuum</td><td>Infinty 22</td><td>Cr/Au-Abscheidung durchführen (Schritte 1.5 und 3.7)</td></tr><tr><td>Unaxis 790 Reaktiver Ionenätzer</td><td>Unaxis</td><td>Unaxis 790</td><td>Probe in die Hall-Stabstruktur ätzen (Schritt 3.4)</td></tr><tr><td>PMMA 495 A4</td><td>MicroChem</td><td>PMMA 495 A4</td><td>Polymerbeschichtung/Elektronenstrahlmaske für die Lithographie (Schritt 3.5.1)</td></tr><tr><td>PMMA 950 A4</td><td>MicroChem</td><td>PMMA 950 A4</td><td>Polymerbeschichtung/Elektronenstrahlmaske für Probenteilung und Lithographie (Schritte 1.7.3, 3.3.1 und 3.5.2)</td></tr><tr><td>S1813 Positiver Fotolack</td><td>MicroChem</td><td>S1813 G2</td><td>Positiver Fotolack (Schritt 1.4.8)</td></tr><tr><td>LOR-Resist</td><td>MicroChem</td><td>LOR 3A</td><td>Lift-off-Resist (Schritt 1.4.3)</td></tr><tr><td>1:3 MIBK:IPA PMMA Entwickler</td><td>MicroChem</td><td>1:3 MIBK:IPA</td><td>PMMA Entwickler</td></tr><tr><td>MF-321 Entwickler</td><td>MicroChem</td><td>MF-321</td><td>Novolac positive Photoresist-kompatible Entwicklerlösung (Schritt 1.4.15)</td></tr><tr><td>Diglycidiylether-terminiertes Polydimethylsiloxan</td><td>Sigma Aldrich</td><td>SA 480282</td><td>Zum Stapeln von Schichtmaterial (Schritt 2.6.1)</td></tr><tr><td>Polypropylencarbonat</td><td>Sigma Aldrich</td><td>SA 389021</td><td>Für das Stapeln von Schichtmaterial (Schritt 2.6.2)</td></tr></tbody></table>

erweiterte experimentelle methoden für niedertemperatur-magneto messung der novel materials

Advanced Experimental Methods for Low-temperature Magnetotransport Measurement of Novel Materials

Neuartige elektronische Materialien werden oft zum ersten Mal durch Syntheseprozesse hergestellt, die Massenkristalle liefern (im Gegensatz zur einkristallinen Dünnschichtsynthese) zum Zwecke der explorativen Materialforschung. Bestimmte Materialien stellen eine Herausforderung dar, bei der die traditionelle Herstellungsmethode für Hall-Bar-Geräte unzureichend ist, um ein messbares Gerät für die Probentransportmessung herzustellen, hauptsächlich weil die Einkristallgröße zu klein ist, um Drahtleitungen in einer Hall-Bar-Konfiguration an der Probe anzubringen. Dies kann zum Beispiel daran liegen, dass die erste Charge eines neuen Materials synthetisiert wird, sehr kleine Einkristalle ergibt oder dass Flocken von Proben von einer bis sehr wenigen Monoschichten gewünscht sind. Um eine schnelle Charakterisierung von Materialien zu ermöglichen, die parallel zu Verbesserungen ihrer Wachstumsmethode durchgeführt werden kann, wurde ein Verfahren zur Herstellung von Vorrichtungen für sehr kleine Proben entwickelt, das die Charakterisierung neuartiger Materialien ermöglicht, sobald eine Vorcharge hergestellt wurde. Eine geringfügige Variation dieses Verfahrens ist anwendbar für die Herstellung von Vorrichtungen unter Verwendung von exfoliierten Proben aus zweidimensionalen Materialien wie Graphen, hexagonalem Bornitrid (hBN) und Übergangsmetall-Dichalkogeniden (TMDs) sowie Mehrschicht-Heterostrukturen solcher Materialien. Hier präsentieren wir detaillierte Protokolle für die experimentelle Bauelementherstellung von Fragmenten und Flocken neuartiger Materialien mit mikrometergroßen Abmessungen auf ein Substrat und die anschließende Messung in einem kommerziellen supraleitenden Magneten, einem trockenen Helium-Kryostaten-Magnetotransportsystem mit engem Zyklus bei Temperaturen bis zu 0,300 K und Magnetfeldern bis zu 12 T.

Figur 3 zeigt einen typischen Hall-Vorrichtung für den Zweck eines Niedertemperatur-Magneto Experiment gemustert. Das optische Bild in der oberen Abbildung zeigt eine erfolgreich fertigt Graphene / hBN Halle bar; das untere Bild zeigt die Vorrichtung schema mit den Landauer-Büttiker Randstaaten, die von den Landau-Niveaus (LLS) entstehen, einen Transportmechanismus, der verwendet werden kann, um die Werte der quantisierten Hall-Widerstände zu berechnen, die experimentell...

Wir beschreiben die Methodik der mechanischen Exfoliation und Abscheidung von Flocken neuartiger Materialien mit mikrometergroßen Abmessungen auf das Substrat, die Herstellung von experimentellen Bauelementstrukturen für Transportexperimente und die Magnetotransportmessung in einem trockenen Helium-Close-Cycle-Kryostaten bei Temperaturen bis zu 0,300 K und Magnetfeldern bis zu 12 T.

Erweiterte Experimentelle Methoden für Niedertemperatur-Magneto Messung der Novel Materials

Novel electronic materials are often produced for the first time by synthesis processes that yield bulk crystals (in contrast to single crystal thin film ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, die elektrischen Eigenschaften von Einkristallen aus einlagigen Dünnschichtmaterialien mit interessanten elektronischen Eigenschaften zu messen. Diese Methode kann helfen, zentrale Fragen im Bereich der Nanoelektronik zu beantworten, beispielsweise wie einzelne Schichten unterschiedlicher Materialien, die übereinander gestapelt sind, elektronisch miteinander wechselwirken, und welche neuartigen elektronischen Eigenschaften die resultierende Heterostruktur aufweist. Der Hauptvorteil dieser Technik liegt darin, dass sie hochwertige, fehlerfreie mehrschichtige Proben für Transportmessungen erzeugt.Obwohl diese Methode Einblicke in Graphen ermöglichen kann, ist sie auch auf andere Systeme wie Übergangsmetalldichalkogenide, topologische Isolatoren und andere Schichtmaterialien anwendbar. Die Herstellung des Substrats wird im Textprotokoll beschrieben. Die Flakes sollten eine hochwertige, makroskopische Probe sein.Beginnen Sie damit, die Probenflocken abzulösen. Bereiten Sie Stücke einer handelsüblichen Wafer-Trennfolie mit den Maßen ein mal drei Zentimeter vor und legen Sie einen Quadratzentimeter Klebefläche frei, indem Sie das Trennpapier zurückklappen. Drücken Sie den klebenden Bereich auf die massive Probe auf dem Objektträger. Stellen Sie sicher, dass der größte Teil der klebenden Fläche mit der Probe bedeckt ist. Drücken Sie dann das Klebeband auf die klebende Seite eines weiteren Stückes und ziehen Sie beide auseinander. Wiederholen Sie diesen Vorgang, bis die am Dickeband haftenden Probeflocken durchsichtig erscheinen.Drücken Sie dann das Klebeband mit den Probenflocken auf ein Stück vorbereitetes Substrat. Ziehen Sie das Klebeband ab, wobei die Flocken auf dem Substrat haften bleiben. Untersuchen Sie das Substrat unter einem Mikroskop.Notieren Sie die Position eines geeigneten Splitterchens auf dem Substrat anhand der auf dem Substrat angebrachten Positions­markierungen. Fahren Sie fort, indem Sie mit einem Rasterkraftmikroskop die Dicke des Splitterchens messen. Diese sollte weniger als 100 Nanometer betragen.Optional kann gesputtertes Siliziumdioxid auf die Probe aufgebracht werden, um eine isolierende Matrix zu erzeugen und die Probe auf dem Substrat zu befestigen. Um Heterostrukturen aus mehreren Flakes herzustellen, bereiten Sie Stapel von Flakes vor. Erstellen Sie zunächst einen transparenten mechanischen Stempel aus PDMS und PPC, wie im Textprotokoll beschrieben.Danach positionieren Sie den Stempel mithilfe eines Mikropositionierers über dem ersten Schichtmaterial-Flake im Heterostruktur-Stapel. Anschließend justieren Sie die Z-Achse, um den Stempel auf den Proben-Flake zu drücken. Dieser Schritt erfordert Geduld, Präzision und sorgfältige Beachtung geringer Farbänderungen des PPC-PDMS, während es mit den Proben-Flakes in Kontakt kommt.Als Nächstes heizen Sie die Probe mithilfe einer Widerstandsheizung unter der Probe auf etwa 40 Grad Celsius auf. Dadurch wird die Anziehung zwischen dem PPC und der Probe verstärkt. Nach zweiminütigem Erhitzen heben Sie den Stempel langsam an.Das Probenflockenstück sollte an der PPC befestigt sein. Positionieren Sie nun den mechanischen Stempel mit dem befestigten Probenflockenstück über dem nächsten Flockenstück aus geschichtetem Material, das in dem Stapel verwendet werden soll. Achten Sie sorgfältig auf die Ausrichtung und senken Sie den Stempel langsam ab, bis das befestigte Flockenstück mit dem nächsten Flockenstück in Kontakt kommt.Danach die Probe vorsichtig andrücken. Anschließend die Probe erneut zwei Minuten lang auf 40 Grad Celsius erhitzen. Danach den Stempel langsam anheben, wodurch das nächste Probefläkchen haften bleiben und einen Stapel bilden sollte.Wiederholen Sie diesen Vorgang, bis der Stapel der gewünschten Größe fertiggestellt ist. Übertragen Sie nun den Heterostruktur-Stapel auf ein neues Substrat, indem Sie zunächst vorsichtig den Stempel auf das neue Substratstück drücken. Anschließend erhitzen Sie den Stempel und das Substrat fünf Minuten lang auf 100 Grad Celsius.Heben Sie den Stempel langsam an, während dieser sich noch bei 100 Grad Celsius befindet, wobei der Stapel auf dem Substrat verbleibt. Im ersten Schritt dieses Protokolls werden Bilder der Probe mit 20×- und 100×-Vergrößerung verwendet, um einen Entwurf für die Elektronenstrahllithografie anzufertigen. Das Ergebnis ist ein sechspoliger Hallbar-Entwurf.Der nächste Schritt besteht darin, das Design in PMMA zu strukturieren. Zunächst wird eine Schicht PMMA mit dem Molekulargewicht von 950.000 auf einen vier Zoll großen Wafer bei 5.000 U/min zwei Minuten lang aufgeschleudert. Anschließend wird der Wafer bei 180 Grad Celsius zwei Minuten lang ausgeglüht.Und lassen Sie es noch einige Minuten abkühlen, bevor Sie es verwenden. Laden Sie nun die Probe in das Elektronenstrahllithographiesystem. Befolgen Sie anschließend die Standardprotokolle, um das Muster auf den mit PMMA beschichteten Wafer zu übertragen.Ätzen Sie die Probe anschließend zu einer Hall-Bar-Mesa. Verwenden Sie ein reaktives Ionenätzsystem, um die Probe entsprechend dem zuvor maskierten Muster zu einer Hall-Bar zu ätzen. Nach Beendigung des Ätzvorgangs entfernen Sie das PMMA mit Aceton, spülen anschließend mit Isopropanol und danach mit Wasser. Um die Elektronenstrahllackmaske für die Abscheidung von Metallkontakten vorzubereiten, verwenden Sie zwei Schichten PMMA. Stellen Sie die erste Schicht mit PMMA mit einem Molekulargewicht von 495.000 her und die zweite Schicht mit einem Molekulargewicht von 950.000. Verwenden Sie anschließend wie zuvor das Elektronenstrahllithographiesystem, um ein Kontaktmuster auf dem Wafer zu erzeugen.Die letzten Schritte bestehen darin, mittels Elektronenstrahlverdampfer eine Chrom-Gold-Metallschicht auf die Probe aufzudampfen und anschließend einen Metall-Lift-off durchzuführen. Diese Verfahren werden im Textprotokoll ausführlich beschrieben. Für das Magnetotransport-Experiment bereiten Sie zunächst ein elektrisches Transportpaket mit der hergestellten Probe vor.Befestigen Sie anschließend das Paket fest an der Sondenspitze. Schließen Sie dann alle Diagnosegeräte an die Sonde an. Stellen Sie sichere Verbindungen zu dem Temperaturregelkanal und zu den elektrischen Messkanälen sicher.Lüften Sie nun die Schleuse und führen Sie die Sondenspitze ein. Befestigen Sie diese mit einer Klammer und einem O-Ring. Danach stellen Sie die Transportmessungen gemäß dem spezifischen Sondentyp ein. Anschließend pumpen Sie mithilfe einer Vakuumpumpe so lange Luft und Wasserdampf aus der Schleuse, wie erforderlich.Schließen Sie den Austausch und die Schleusenventile. Öffnen Sie nun die Ventile, die den Schleusenraum vom Messraum trennen. Im nächsten Schritt wird das erforderliche Gasvolumen in den Probenraum eingeleitet.Passen Sie nun die Temperaturen des Mini-Sorb und des Haupt-Sorbs nach Bedarf an. Senken Sie die Sonde langsam in die Mitte des Messraums ab. Anschließend bringen Sie das System entsprechend dem Sondentyp nahe an den Null Kelvin-Punkt.Sobald die Temperatur abgesunken ist, beginnen Sie mit der Aufnahme von Transportmessungen bei einer Reihe von Temperaturen, Magnetfeldern, Gate-Spannungen und dergleichen. Ein Hallbarren-Element wurde in Graphen, das auf hexagonalem Bornitrid aufgestapelt ist, für ein Tieftemperatur-Magnetotransport-Experiment strukturiert, wie beschrieben. Dieses Schema zeigt die Landauer-Butikker-Ätzzustände, die sich aus den Landau-Niveaus ergeben.Diese Ätzstadien stellen einen Transportmechanismus bereit, um die Werte der gemessenen Hall-Widerstände zu berechnen. Zu den experimentellen Rahmenbedingungen gehörte die Aussetzung des Bauelements Magnetfeldern bis zu 12 Tesla, Temperaturen bis zu 0,3 Kelvin sowie Gate-Spannungen bis zu 30 Volt. Die Plateaus des gemessenen Hall-Widerstands entsprechen der Füllung der Landau-Niveaus.Dies ist ein Modellbeispiel für den Quanten-Hall-Effekt. Bei sechs Tesla wurden die Hall-Widerstände und die longitudinalen Widerstände in Abhängigkeit von der Gate-Spannung am Rückkontakt untersucht, um den Quanten-Hall-Effekt in Graphen zu beschreiben. Nach dem Anschauen dieses Videos sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man hochwertige, fehlerfreie, mehrlagige Proben für Transportmessungen durch Probenaufspaltung, Stapeln von Flakes mithilfe eines Mikropositionierers und Mikroskops sowie unter Verwendung fortschrittlicher nanofabrizierter Werkzeuge herstellt.Bei der Durchführung dieses Verfahrens ist es wichtig, geduldig und präzise zu sein. Nach ihrer Entwicklung eröffnen diese Techniken für Forscher auf dem Gebiet der Nanoelektronik die Möglichkeit, neue quantenmechanische Verhaltensweisen in Graphen und Graphen-Bor-Nitrid-Heterostrukturen zu untersuchen.

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Forschung

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Ingenieurwesen

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