Name: Un método estándar y fiable para la fabricación nanoelectrónica bidimensional (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-28T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 12 s
Description: Aprende un método estándar para fabricar nanoelectrónica bidimensional con precisión en la localización de materiales 2D como disulfuro de molibdeno. Esta técnica mejora la confiabilidad en dispositivos de pequeña escala.

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Este trabajo fue financiado por el Consejo Nacional de ciencia, Taiwán bajo contrato no. MÁS 105-2112-M-003-016-MY3. Este trabajo también fue apoyado en parte por el laboratorio de la e-beam en ingeniería eléctrica de la Universidad Nacional de Taiwán y Nano dispositivo laboratorios nacionales.

1. proceso de fabricación de transistores cuasi heterojunction 2D
<ol><li>Preparar el zafiro c-avión comercial.<ol>
<li>Lave el zafiro pulido todo solo-lado (2 pulgadas) con acetona.</li>
		<li>Enjuagar el sustrato de zafiro con alcohol isopropílico.</li>
	</ol></li>
	<li>Crecer MoS2 sobre sustrato de zafiro con ECV en un horno de pared caliente.<ol>
<li>0,6 g de molibdeno trióxido (MoO3) polvo en un barco de cuarzo está localizado en la calefacción centro de la zona del horno. Ponga el sustrato de zafiro abajo junto al barco de cuarzo que contiene el polvo de MoO3 .</li>
		<li>Preparar el polvo de azufre (S) en un barco de cuarzo separado en el lado aguas arriba del horno. Mantener la temperatura a 190 ° C durante la reacción.</li>
		<li>Utilizar argón (Ar = 70 sccm, 40 Torr) gas flujo para traer los vapores3 S y MoO en el substrato de zafiro mientras que calefacción en la zona centro a 750 ° C.</li>
		<li>Mantener la zona de cocción, después de alcanzar la temperatura deseada del crecimiento de 750 ° C, durante 15 minutos y luego enfriar el horno a temperatura natural.</li>
	</ol></li>
	<li>Realizar EBL. Nota: Un Au fino de aproximadamente 5 nm fue depositada por sputtering para descarga durante todos los procesos de EBL sobre sustrato de zafiro<ol>
<li>Identificar, mediante un microscopio óptico, una zona donde se observan escamas de monocapa de2 MoS, luego diseñar el diseño de patrón de la raya para área específica usando un software de diseño (AutoCAD).</li>
		<li>Spin-escudo fotoprotector (PR), por ejemplo polimetacrilato (PMMA) o P015, encima de la muestra a 2000 rpm por 60 s (temperatura ambiente). Asegúrese de que el PR ha cubierto toda la muestra después de la capa de la vuelta.</li>
		<li>Calentar la muestra (Cueza al horno suave) a 100 ° C por 90 s para evaporar los solventes en el PR y mejorar la adhesión.</li>
		<li>El diseño de patrón de paso 1.3.1 a convertir un archivo específico (ejemplo: archivo GDS) y subir en el software EBL.</li>
		<li>Determinar la dosis ideal de haz electrónico basado en la anchura de las líneas en el diseño. Nota: Para ancho de línea menor de 1 μm, la dosis ideal de haz de electrones es 110 μC/cm2; de 1 a 5 μm ancho de línea, la dosis es de 100 μC/cm2; y para más de 5 μm de grosor de línea, la dosis es 80 μC/cm2.</li>
		<li>Empezar a exponer la muestra al haz de electrones.</li>
		<li>Aplicar post-exposición cueza al horno (PEB) en la muestra después de la exposición con el fin de reducir los efectos de la onda. Calentar la muestra a 120 ° C por 90 s.</li>
		<li>Uso de Tetrametilamonio hidróxido (TMAH) 2.38% como desarrollador. Sumerja la muestra de TMAH de 80 s. lavado hacia fuera la TMAH con 200 mL de agua desionizada durante 10 s.</li>
		<li>Examinar si el patrón está bien desarrollado por microscopía óptica.</li>
		<li>Llevar a cabo cuece al horno duro deshacerse de agua extra en PR. calor la muestra a 110 ° C por 90 s.</li>
	</ol></li>
	<li>Definir las estructuras de la raya usando 50 grabado de plasma de oxígeno (O2) W (1st aguafuerte) durante 30 s a 2 min y quitar PR con 50 mL de acetona.</li>
	<li>Crecer el diselenide de tungsteno (WSe2) mediante CVD en la ubicación de destino, que se traducirá en un crecimiento preferido de WSe2 capa entre las franjas de2 MoS ya existentes en el substrato del zafiro.<ol>
<li>0.6 g de polvo de tungsteno trióxido (WO3) en un barco de cuarzo está localizado en la calefacción centro de la zona del horno. Ponga el sustrato de zafiro abajo junto al barco de cuarzo que contiene el polvo de3 WO.</li>
		<li>Preparar el polvo de selenio (Se) en un barco de cuarzo separado en el lado aguas arriba del horno. Mantener la temperatura a 260 º C durante la reacción.</li>
		<li>El uso de Ar/H2 (Ar = 90 sccm, H2 = 6 sccm, 20 Torr) gas flujo para traer los vapores3 Se y ay en el substrato de zafiro mientras que calefacción en la zona centro a 925 ° C.</li>
		<li>Mantener la zona de cocción, después de alcanzar la temperatura deseada del crecimiento de 925 ° C, durante 15 minutos y luego enfriar el horno a temperatura natural.</li>
	</ol></li>
	<li>Fabricar los arreglos de discos de metal pad y marcas de alineación.<ol>
<li>Superposición de los patrones de arreglos de discos de metal pad y alineación de las marcas utilizando Fotolitografía patrones técnica.</li>
		<li>Depósito 20 nm/60 nm Ti/Au con la evaporador arma de electrón. Nota: El oro se utiliza para evitar la oxidación de los electrodos de metal.</li>
		<li>Preparar y sumerja la muestra a 100 mL de acetona para disolver PR y realizar el despegue. Agitar y explotar la acetona mientras monitorea todo el proceso a través de microscopía óptica hasta que las almohadillas de metal llegan a ser evidentes.</li>
	</ol></li>
	<li>Realizar otro proceso de leucosis enzoótica bovina para la superposición de un patrón de forma de cinta en la parte superior el MoS2- WSe2 heterounión.<ol>
<li>Medir el desplazamiento de coordenadas entre los lugares de destino en el MoS2- WSe2 heterounión y las marcas de alineación mediante microscopía óptica y diseñar el esquema de forma de cinta según estas mediciones mediante un software (AutoCAD).</li>
		<li>Spin-escudo de PR, por ejemplo PMMA o P015, encima de la muestra a 2000 rpm por 60 s (temperatura ambiente). Asegúrese de que el PR ha cubierto toda la muestra después de la capa de la vuelta.</li>
		<li>Calentar la muestra (Cueza al horno suave) a 100 ° C por 90 s para evaporar los solventes en el PR y mejorar la adhesión.</li>
		<li>El diseño de patrón de paso 1.7.1 a convertir un archivo específico (ejemplo: archivo GDS) y subir en el software EBL.</li>
		<li>Determinar la dosis ideal de haz electrónico basado en la anchura de las líneas en el diseño. Nota: Para ancho de línea menor de 1 μm, la dosis ideal de haz de electrones es 110 μC/cm2; de 1 a 5 μm ancho de línea, la dosis es de 100 μC/cm2; y para más de 5 μm de grosor de línea, la dosis es 80 μC/cm2.</li>
		<li>Configurar la máquina EBL tales que la posición de las marcas de alineación en el sustrato de zafiro coincide con su correspondencia en la disposición.</li>
		<li>Empezar a exponer la muestra al haz de electrones.</li>
		<li>Aplicar PEB en la muestra después de la exposición con el fin de reducir los efectos de la onda. Calentar la muestra a 120 ° C por 90 s.</li>
		<li>Uso de TMAH 2.38% como desarrollador. Sumerja la muestra de TMAH de 80 s. lavado hacia fuera la TMAH con 200 mL de agua desionizada para 10 s.</li>
		<li>Examinar si el patrón está bien desarrollado por microscopía óptica.</li>
		<li>Llevar a cabo cuece al horno duro deshacerse de agua extra en PR. calor la muestra a 110 ° C por 90 s.</li>
	</ol></li>
	<li>Utilizar aguafuerte del plasma de O2 (2nd grabado) para definir una heterounión lateral en forma de cinta y quitar PR por la acetona.</li>
	<li>Realizar el proceso EBL para superponer el patrón de los electrodos de Ti/Au metal.<ol>
<li>Medir el desplazamiento de coordenadas entre los lugares de destino en el MoS2- WSe2 heterounión y las marcas de alineación mediante microscopía óptica y diseño de la disposición de electrodos metálicos basada en estas medidas mediante un software (AutoCAD).</li>
		<li>Spin-escudo de PR, por ejemplo PMMA o P015, encima de la muestra a 2000 rpm por 60 s (temperatura ambiente). Asegúrese de que el PR ha cubierto toda la muestra después de la capa de la vuelta.</li>
		<li>Calentar la muestra (Cueza al horno suave) a 100 ° C por 90 s para evaporar los solventes en el PR y mejorar la adhesión.</li>
		<li>El diseño de patrón de paso 1.9.1 a convertir un archivo específico (ejemplo: archivo GDS) y subir en el software EBL.</li>
		<li>Determinar la dosis ideal de haz electrónico basado en la anchura de las líneas de metal en el diseño. Nota: Para ancho de metal línea menor de 1 μm, la dosis ideal de haz de electrones es 110 μC/cm2; de 1 a 5 μm ancho de línea, la dosis es de 100 μC/cm2; y para más de 5 μm de grosor de línea, la dosis es 80 μC/cm2.</li>
		<li>Configurar la máquina EBL tal que las posiciones de las marcas de alineación en el sustrato de zafiro coincide con su correspondencia en la disposición.</li>
		<li>Empezar a exponer la muestra al haz de electrones.</li>
		<li>Aplicar PEB en la muestra después de la exposición con el fin de reducir los efectos de la onda. Calentar la muestra a 120 ° C por 90 s.</li>
		<li>Uso de TMAH 2.38% como desarrollador. Sumerja la muestra de TMAH de 80 s. lavado hacia fuera la TMAH con 200 mL de agua desionizada para 10 s.</li>
		<li>Examinar si el patrón está bien desarrollado por microscopía óptica.</li>
		<li>Llevar a cabo cuece al horno duro deshacerse de agua extra en PR. calor la muestra a 110 ° C por 90 s.</li>
	</ol></li>
	<li>Realizar el despegue y la deposición de Metal de Ti/Au<ol>
<li>Depósito del metal del Ti/Au mediante cañón de electrones evaporador con el grosor de menos de 100 nm, de lo contrario, será difícil eliminar el PR y el metal no deseado despegue.</li>
		<li>Preparar y sumerja la muestra a 100 mL de acetona para disolver PR y realizar el despegue. Agite y soplar la acetona mientras monitorea todo el proceso a través de microscopía óptica hasta que hay sólo líneas de metal y cojines a la izquierda.</li>
	</ol></li>
	<li>Realizar el proceso EBL en paso 1.9 pero superponer el patrón del electrodo metal Pd/Au en vez de Ti/Au.</li>
	<li>Realizar el proceso de deposición y despegue metal en paso 1.10 pero depositar Pd/Au en vez de Ti/Au.</li>
</ol>2. proceso de fabricación de transistores de espalda cerrada 2D
<ol><li>Preparar el back Country Si/SiO2 sustratos con marcas de alineación.<ol>
<li>Preparación casera o comercial SiO2/Si sustrato.</li>
		<li>Utilice Fotolitografía o EBL modelar técnicas para definir la marca de alineación.</li>
		<li>Realizar iones reactivos (RIE) de la aguafuerte en el SiO2/Si sustrato hasta que la profundidad total de la zona de destino llegue a 1000 nm y retire el PR O2 de plasma para revelar las marcas de alineación formada.</li>
		<li>Superposición de los patrones de matrices de cojín del metal usando patrones técnica de fotolitografía.</li>
		<li>Depósito 20 nm/60 nm Ti/Au con la evaporador arma de electrón. Nota: El oro se utiliza para evitar la oxidación de los electrodos de metal.</li>
		<li>Preparar y sumerja la muestra a 100 mL de acetona para disolver PR y realizar el despegue. Agitar y explotar la acetona mientras monitorea todo el proceso por microscopía óptica hasta que las almohadillas de metal llegan a ser evidentes.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Realizar CVD de MoS2 sobre sustrato de zafiro en un horno de pared caliente.<ol>
<li>0,6 g de MoO3 polvo en un barco de cuarzo está localizado en la calefacción centro de la zona del horno. Ponga el sustrato de zafiro abajo junto al barco de cuarzo que contiene el polvo de MoO3 .</li>
		<li>Preparar el polvo de S en un barco de cuarzo separado en el lado aguas arriba del horno. Mantener la temperatura a 190 ° C durante la reacción.</li>
		<li>Utilizar argón (Ar = 70 sccm, 40 Torr) gas flujo para traer los vapores3 S y MoO en el substrato de zafiro mientras que calefacción en la zona centro a 750 ° C.</li>
		<li>Mantener la zona de cocción, después de alcanzar la temperatura deseada del crecimiento de 750 ° C, durante 15 minutos y luego enfriar el horno a temperatura natural.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Transferencia de MoS2 de zafiro al back-Country SiO2/Si sustrato.<ol>
<li>Capa de vuelta PMMA con la velocidad de 3500 rpm para 30 s encima de la película del MoS2 .</li>
		<li>Hornear el Verdemar de2MoS muestra a 120 ° C por 3 min con el fin de fortalecer la capa de PMMA.</li>
		<li>DIP el MoS2muestra de Verdemar en 50 mL de solución de amoníaco (14.5%) para alrededor de 30 min a 2 h para separar la película de2 MoS el sustrato de zafiro.</li>
		<li>Coge la película y transferencia al sustrato /Si SiO2.</li>
		<li>Cueza al horno la muestra de MoS2/SiO2/Si para mejorar la adherencia entre el MoS2 y SiO2 capas. Calentar la muestra a 120 ° C unos 30 min a 1 h.</li>
		<li>Retire el PMMA por lavado con 30 mL de acetona por alrededor de 30 min a 2 h.</li>
		<li>Enjuague la muestra con alcohol isopropílico y para soplar seca con nitrógeno.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Realizar EBL. Nota: No es ninguna Au fino depositado en SiO2/Si sustrato durante proceso de leucosis enzoótica bovina ya que Si de alguna manera es conductora.<ol>
<li>Medir el desplazamiento de coordenadas entre los lugares de destino y la alineación marca mediante microscopía óptica y, basado en estas mediciones, diseño el diseño del patrón de los electrodos de metal usando un software de diseño. Nota: Electrodos de Metal conectan los puntos de destino en la muestra de2 MoS a las almohadillas de metal en el sustrato de /Si SiO2.</li>
		<li>Spin-escudo de PR, por ejemplo PMMA o P015, encima de la muestra a 2000 rpm por 60 s (temperatura ambiente). Asegúrese de que el PR ha cubierto toda la muestra.</li>
		<li>Calentar la muestra (Cueza al horno suave) a 100 ° C por 90 s para evaporar los solventes en el PR y mejorar la adhesión.</li>
		<li>El diseño de patrón de paso 2.4.1 a convertir un archivo específico (ejemplo: archivo GDS) y subir en el software EBL.</li>
		<li>Determinar la dosis ideal de haz electrónico basado en la anchura de las líneas de metal en el diseño. Nota: Para ancho de metal línea menor de 1 μm, la dosis ideal de haz de electrones es 110 μC/cm2; de 1 a 5 μm ancho de línea, la dosis es de 100 μC/cm2; y para más de 5 μm de grosor de línea, la dosis es 80 μC/cm2.</li>
		<li>Configurar la máquina EBL tales que la posición de las marcas de alineación en el substrato de Si/SiO2 coincide con su correspondencia en la disposición.</li>
		<li>Empezar a exponer la muestra al haz de electrones.</li>
		<li>Aplicar PEB en la muestra después de la exposición con el fin de reducir los efectos de la onda. Calentar la muestra a 120 ° C por 90 s.</li>
		<li>Uso de TMAH 2.38% como desarrollador. Sumerja la muestra de TMAH de 80 s. lavado hacia fuera la TMAH con 200 mL de agua desionizada durante 10 s.</li>
		<li>Examinar si el patrón está bien desarrollado por microscopía óptica.</li>
		<li>Llevar a cabo cuece al horno duro deshacerse de agua extra en PR. calor la muestra a 110 ° C por 90 s.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Realizar el despegue y la deposición de Metal de Au<ol>
<li>Depósito del metal Au mediante cañón de electrones evaporador con el grosor de menos de 100 nm, de lo contrario, será difícil eliminar el PR y el metal no deseado despegue.</li>
		<li>Preparar y sumerja la muestra a 100 mL de acetona para disolver PR y realizar el despegue. Agite y soplar la acetona vigilando el proceso a través de microscopía óptica hasta que hay sólo líneas de metal y cojines a la izquierda.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

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</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

En este artículo, se demuestran los procedimientos detallados de fabricación nueva electrónica basada en materiales 2D en escala nanométrica. Puesto que los procedimientos de preparación de muestra de cada aplicación tienen diferencias entre sí, los procesos comprometidos fueron tratados como el protocolo. Electrón viga patrón combinado con determinación de ubicación material y electrodos metálicos definición sirve así como el protocolo aquí. Entre los dos tipos de dispositivos mencionados, fueron presentados el proceso ...

Desde pasadas décadas, la humanidad ha experimentado rápido convertir el tamaño de los transistores y, en consecuencia, un aumento exponencial en el número de transistores en circuitos integrados (ICs). Esto mantiene el progreso continuo de tecnología de silicio semiconductor de óxido metálico complementario (CMOS)1. Además, esta tendencia actual en el tamaño y el funcionamiento de los dispositivos fabricados están todavía en pista con la ley de Moore, que afirma que el número de transistores en chips electrónicos, así como su rendimiento duplica aproximadamente cada dos años2. Los transistores CMOS están presentes en la mayoría, si no todos, de los dispositivos electrónicos disponibles en el mercado y por lo que es una parte integral de la vida humana. Debido a esto, hay continuas demandas para mejoras en rendimiento y tamaño de la viruta que han estado presionando a los fabricantes a seguir la pista de ley de Moore.
Desafortunadamente, la ley de Moore parece estar llegando a su fin debido a la cantidad de calor generado como más circuitería de silicio se exprime en una pequeña área2. Esto requiere nuevos tipos de materiales que pueden proporcionar el mismo, si no mejor, actuación como silicio y, al mismo tiempo, se puede implementar en una escala relativamente menor. Recientemente, nuevos materiales promisorios han sido objeto de muchas investigaciones de la ciencia de los materiales. Materiales tales como unidimensional (1D) carbono nanotubos3,4,5,6,7, grafeno 2D8,9,10, 11 , 12y metal de la transición dichalcogenides (TMDs)13,14,15,16,17,la18, son buenos candidatos que pueden ser utilizados como sustituir la CMOS basados en silicio y continuar pista de ley de Moore.
Fabricación de dispositivos de pequeña escala requiere cuidadosa determinación de la ubicación del material para proceder con éxito a las otras técnicas de fabricación tales como la definición de electrodo de metal y litografía. Por lo tanto, el método presentado en este trabajo fue diseñado para responder a esta necesidad. Comparado con la fabricación de semiconductores tradicionales técnicas19, el enfoque presentado en este trabajo es adaptar-cabido para el desarrollo de pequeños dispositivos que necesita más atención en términos de encontrar la ubicación del material. El objetivo de este método es fiable fabricar nanomateriales 2D dispositivos, tales como transistores de back Country 2D y Q-HBTs, utilizando procesos de fabricación estándar. Esto puede servir como una plataforma para desarrollos futuros nanodispositivo que allana el camino hacia la producción de nano-escala avanzada futuros dispositivos.
En la sección de procedimiento, el proceso de fabricación de dispositivos 2D materiales, a saber, el Q-HBT y 2D transistor bloqueado detrás se discute en detalle. Electrón viga patrón combinado con determinación de ubicación material y electrodos metálicos definición comprende el protocolo ya que están obligados en los dos procesos mencionados. Parte 1 discute el proceso de fabricación paso a paso de HBTs Q20; y parte 2 muestra un enfoque universal para obtener disulfuro de molibdeno (ECV) la deposición de vapor químico (MoS2) transistores cerrada detrás de la transferencia a despegue21, que se ha demostrado completamente en el artículo. Se muestra el flujo de proceso detallado (figura 1).

<table><tbody><tr><td>Evaporador de pistola E</td><td>AST</td><td>PEVA 600I</td><td></td></tr><tr><td>Au slug, 99.99%</td><td>Bienestar Enterprise Co</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Ti slug, 99.99%</td><td>Bienestar Enterprise Co</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Sistema de litografía E-beam</td><td>Elionix</td><td>ELS7500-EX</td><td></td></tr><tr><td>Sistema CVD de pared fría</td><td>Ciencia del azufre</td><td>SCW600S</td><td></td></tr><tr><td>Sustrato de zafiro C-plane</td><td>Summit-Tech</td><td>X171999</td><td>(0001) &plusmn; 0.2 &deg; un lado pulido</td></tr><tr><td>100 nm SiO2/Si</td><td></td><td></td><td>Fabricado en</td></tr><tr><td>solución de amoníaco</td> NDL <td>BASF</td><td>Solución de amoníaco 28% Selectipur</td><td></td></tr><tr><td>Molibdeno (Mo), 99.95%</td><td>Summit-Tech</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Tungsteno (W), 99.95%</td><td>Summit-Tech</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Azufre (S), 99.5%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>13803</td><td></td></tr><tr><td>Polimetilmetacrilato (PMMA)</td><td>Microchem</td><td>8110788</td><td>Uso para el proceso de transferencia</td></tr><tr><td>Recubrimiento</td> giratorio <td>Laurell</td><td>WS 400B 6NPP LITE</td><td></td></tr><tr><td>Acetona</td><td>BASF</td><td>Acetona EL Selectipur</td><td></td></tr><tr><td>Isopropanol (IPA)</td><td>BASF</td><td>2-Propanol UPS</td><td></td></tr><tr><td>Photo Resist para EBL</td><td>TOK</td><td>TDUR-P-015</td><td></td></tr><tr><td>Limpiador de plasma</td><td>Harrick Plasma PDC-32G</td><td></td><td>Plasma de oxígeno</td></tr></tbody></table>

un método estándar y fiable para la fabricación nanoelectrónica bidimensional

A Standard and Reliable Method to Fabricate Two-Dimensional Nanoelectronics

Dos dimensiones materiales (2D) han atraído gran atención debido a sus propiedades y posibles aplicaciones. Desde oblea escala síntesis de materiales 2D todavía está en etapas incipientes, científicos no pueden depender totalmente técnicas semiconductores tradicionales para investigaciones relacionadas. Delicados procesos de localización de los materiales a la definición de electrodo deben ser bien controladas. En este artículo, un protocolo universal de fabricación requeridos en la fabricación de electrónica a nanoescala, como 2D cuasi-heterojunction bipolar transistores (Q-HBT) y transistores de back Country 2D están demostradas. Este protocolo incluye la determinación de la posición material, litografía por haz de electrones (EBL), definición de electrodo metal, et al. También se presentan un relato paso a paso los procedimientos de fabricación de estos dispositivos. Además, los resultados muestran que cada uno de los dispositivos fabricados ha logrado alto rendimiento con alta repetibilidad. Este trabajo revela una descripción completa del flujo de proceso para la preparación de nanoelectrónica 2D, permite a los grupos de investigación acceder a esta información y allanar el camino hacia la electrónica futuro.

Los procesos de fabricación del dispositivo se han aplicado a varias de las investigaciones del autor correspondiente que involucra el desarrollo de dispositivos de material 2D. En esta parte, se presentan los resultados de algunas de estas investigaciones para demostrar la efectividad del protocolo discutido arriba. Una monocapa de WSe lateral2-MoS2 HBT Q20 es seleccionado como el primer ejemplo. Mediante los procesos de fabricación de dispos...

El artículo pretende introducir un procedimiento de fabricación estándar y fiable para el desarrollo de futura nanoelectrónica dimensional bajo.

Un método estándar y fiable para la fabricación nanoelectrónica bidimensional

Two-dimensional (2D) materials have attracted huge attention due to their unique properties and potential applications. Since wafer scale synthesis of 2D ...

Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de la fabricación de dispositivos de material 2D, relacionadas con las técnicas para localizar con precisión muestras de material 2D en la preparación para los pasos de fabricación posteriores. La principal ventaja de esta técnica es que se adapta al desarrollo de dispositivos a pequeña escala, para los que encontrar la ubicación de los materiales es más difícil. Los encargados de demostrar el procedimiento serán Po-Chun Chen y Kristan, asistentes de investigación y estudiantes graduados de mi laboratorio.El proceso de fabricación requiere dos sustratos preparados. El primero es el dióxido de silicio con compuerta trasera de silicio con matrices de almohadillas de metal de titanio y oro. El segundo sustrato es el zafiro con una capa depositada de disulfuro de molibdeno.Lleve el sustrato de zafiro con el disulfuro de molibdeno a un recubridor giratorio. Aplicar una capa de PMMA para cubrir la parte superior del disulfuro de molibdeno a 3.500 rpm durante 30 segundos. Luego, mueva la muestra a una placa caliente y hornee a 120 grados centígrados durante tres minutos para fortalecer el recubrimiento de PMMA.A continuación, prepare 50 mililitros de solución de amoníaco. Sumerja la muestra para separar el disulfuro de molibdeno del sustrato. Una vez que la película se haya separado, retírela de la solución de amoníaco.Transfiera la película de disulfuro de molibdeno al dióxido de silicio en el sustrato de silicio. Para mejorar la adherencia, hornee la muestra a 120 grados centígrados durante al menos 30 minutos. Recupera la muestra y colócala en 30 mililitros de acetona.Después de unos 30 minutos, el PMMA se eliminará según lo indicado por un cambio de color. Antes de continuar, enjuague la muestra con alcohol isopropílico y use nitrógeno para secarla. Ahora, prepárese para realizar la litografía por haz de electrones.Utilice un microscopio óptico para medir el desplazamiento entre las ubicaciones objetivo y las marcas de alineación de la muestra. Sobre la base de estas mediciones, diseñe el diseño del patrón de electrodos metálicos mediante software. Gire la capa Photo Resist sobre la muestra y asegúrese de que cubra toda la muestra.A continuación, hornee la muestra a 100 grados centígrados durante 90 segundos para mejorar la adherencia. En la máquina de litografía por haz de electrones, cargue el diseño y coloque la muestra. Las marcas de alineación en el sustrato de silicio-dióxido de silicio deben coincidir con las marcas correspondientes en el diseño.Exponga la muestra al haz de electrones. Cuando esté listo, lleve la muestra a una placa caliente. Caliente la muestra a 120 grados centígrados durante 90 segundos en un horneado posterior a la exposición.A continuación, tenga listo un recipiente de TMAH como revelador y sumerja la muestra durante 80 segundos. A continuación, lavar la muestra en 200 mililitros de agua desionizada durante 10 segundos. Examine la muestra con un microscopio óptico para determinar si el patrón está bien desarrollado.Si está bien desarrollado, hornee la muestra a 110 grados centígrados durante 90 segundos. El siguiente paso es utilizar un evaporador de cañón de electrones para depositar 100 nanómetros de oro en la muestra. Después de la deposición, trabaje para eliminar el Photo Resist.Para disolver el Photo Resist, prepare 100 mililitros de acetona. Sumerja la muestra en la acetona para realizar el despegue. Supervise el proceso con un microscopio óptico y deténgase cuando solo queden líneas y almohadillas metálicas.Durante la caracterización, elija una fuente y un electrodo de drenaje de los que están en el dispositivo, luego use un microscopio de fuerza anatómico para aplicar una carga a la muestra. Aquí, las X indican dónde se han aplicado las cargas. Las cargas del microscopio de fuerza atómica dan como resultado una tensión de compresión en el dispositivo.Estas son las características de voltaje actual del dispositivo de disulfuro de molibdeno a diferentes fuerzas aplicadas que producen deformación por compresión. A un voltaje dado, la corriente del dispositivo disminuye con un aumento en la fuerza aplicada y viceversa, lo que indica un cambio en la resistencia del dispositivo, un comportamiento que se espera para un sensor piezoeléctrico. Estos datos son para la respuesta de corriente del dispositivo de disulfuro de molibdeno para deformaciones compresivas repetidas a un voltaje de polarización fija de un voltio.La corriente de salida apenas cambia con la aplicación repetida de 10 nanonewtons de fuerza aplicada, lo que sugiere que el sensor es estable. Una vez dominada y ejecutada correctamente, esta técnica se puede realizar en 20 horas seguidas, incluida la fabricación de todos los transistores. Tras su desarrollo, esta técnica puede servir de plataforma para futuros desarrollos de nanodispositivos, ya que allana el camino hacia la producción de futuros dispositivos avanzados a nanoescala.Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo fabricar de manera confiable transistores 2D con compuerta trasera utilizando procesos de fabricación estándar, incluida la litografía por haz de electrones y la electrodeposición de metal. Aunque este método atiende al desarrollo de dispositivos de nanomateriales 2D, también se puede aplicar a materiales 1D. No olvide que trabajar con TMAH, solución de amoníaco, PMMA y otras fotorresistencias puede ser extremadamente peligroso y siempre se debe usar equipo de protección personal mientras se realiza este procedimiento.

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Research

Investigación

JoVE Journal

Engineering

Ingeniería

Se presentan los métodos para la fabricación de micro-patrones de nanotubos de carbono alineados verticalmente (CNTS), y su uso como moldes para la producción de maestros de las microestructuras de polímeros con textura de la superficie organizada nanoescala. Los bosques CNT se densifica por condensación de disolvente sobre el sustrato, lo que aumenta significativamente su densidad de empaquetamiento y permite autodirigido formación de formas 3D.

Fabricación, densificación, y la réplica de Moldeo por inyección de microestructuras 3D nanotubos de carbono

-Laser femtosegundo directa-escritura se utiliza con frecuencia para crear en tres dimensiones (3D) en los patrones de polímeros y cristales. Sin embargo, los metales de modelado en 3D sigue siendo un desafío. Se describe un método para la fabricación de nanoestructuras de plata embebidas dentro de una matriz polimérica usando un láser de femtosegundo centrada a 800 nm.

Un método para fabricar nanoestructuras desconectados de plata en 3D

Se describe una técnica que permite nanomoulding bajo costo patrones a nanoescala de materiales funcionales, pilas de materiales y dispositivos completos. Nanomoulding se puede realizar en cualquier configuración de nanoimpresión y se puede aplicar a una amplia gama de materiales y procesos de deposición.

Nanomoulding de Functional Materials, un versátil método complementario para la replicación de patrones para nanoimpresión

La fabricación de, relación de aspecto alta eléctricamente direccionable (&gt; 1000:1) nanocables de metal separadas por huecos de nanómetros individuales utilizando ya sea capas de sacrificio de aluminio y la plata o monocapas auto-ensambladas como plantillas se describe. Estas estructuras NANOGAP se fabrican sin una habitación limpia o cualquier proceso de foto-litográficas o de haz de electrones por una forma de litografía borde conocido como nanoskiving.

Fabricación Nanogaps por Nanoskiving

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La fabricación de nanotubos de carbono de alta frecuencia Nanoelectrónica biosensor para la detección in High Solutions fuerza iónica

En este trabajo se presenta un protocolo detallado para la fabricación de puertas definidas por puntos cuánticos semiconductores laterales en heteroestructuras de arseniuro de galio. Estos dispositivos a nanoescala se utilizan para atrapar a pocos electrones para su uso como bits cuánticos en el procesamiento de información cuántica o de otros experimentos mesoscópicas tales como mediciones de conductancia coherentes.

Nanofabrication de Puerta definidos GaAs / AlGaAs laterales puntos cuánticos

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Ultra Alta Densidad conjunto de nanocables orgánicos pequeña moleculares verticalmente alineados sobre sustratos arbitrarias

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