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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
L’article vise à introduire une procédure de fabrication standard et fiable pour le développement de la nanoélectronique dimensionnelle faible future.
Des matériaux bidimensionnels (2D) ont attiré l’attention énorme en raison de leurs propriétés uniques et les applications potentielles. Wafer scale synthèse de matériaux 2D étant encore au stade naissant, scientifiques ne peuvent pas entièrement utilisent des techniques de semiconducteurs traditionnels de recherche connexe. Délicats processus de localiser les matériaux à la définition de l’électrode doivent être bien contrôlée. Dans cet article, un protocole de fabrication universal requis en fabrication nanométriques électronique, tels que 2D quasi-hétérojonction bipolaire transistors (Q-HBT) et des transistors de découpage en arrière 2D sont démontrés. Ce protocole comprend la détermination de la position matérielle, lithographie par faisceau d’électrons (EBL), définition de l’électrode métallique, et al. Un récit étape par étape les procédures de fabrication de ces appareils sont également présentées. En outre, les résultats montrent que chaque appareil fabriqué a atteint haute performance avec une répétabilité élevée. Ce travail révèle une description complète des flux de processus de préparation 2D nano-électronique, permet d’accéder à ces informations et ouvrir la voie à la future électronique, les groupes de recherche.
Depuis le cours des décennies, l’humanité connaît rapid descendantes de la taille des transistors et, par conséquent, une augmentation exponentielle du nombre de transistors dans des circuits intégrés (ICs). Cela maintient le progrès continu de la base de silicium complémentaire (CMOS) metal-oxide semiconductor technologie1. En outre, cette tendance actuelle de la taille et les performances des dispositifs préfabriqués sont toujours sur la bonne voie avec la Loi de Moore, qui stipule que le nombre de transistors sur les puces électroniques, ainsi que leur performance, double environ tous les deux ans2. Transistors CMOS sont présents dans la plupart, sinon la totalité, des appareils électroniques disponibles sur le marché et donc ce qui en fait partie intégrante de la vie humaine. Pour cette raison, il y a des demandes continues à améliorer la taille de la puce et les performances qui ont poussé les fabricants à suivre la voie de droit de la Moore.
Malheureusement, la Loi de Moore semble être touche à sa fin en raison de la quantité de chaleur générée que plusieurs circuits de silicium sont entassés dans une petite zone2. Cela appelle de nouveaux types de matériaux qui peuvent fournir les mêmes, si ce n’est mieux, les performances comme silicium et, en même temps, peut être implémenté dans relativement modestes. Récemment, les nouveaux matériaux prometteurs ont été sujets à de nombreuses recherches de science des matériaux. Des matériaux tels qu’unidimensionnelle (1D) carbon nanotubes3,4,5,6,7, graphène 2D8,9,10, 11 , 12et métaux de transition multiples (TMDs)13,14,15,16,17,18, sont de bons candidats qui peuvent être utilisés comme remplacer le CMOS sur silicium et continuer la piste Loi de Moore.
Fabrication de dispositifs à petite échelle exige une évaluation minutieuse des emplacement du matériau de procéder avec succès aux autres techniques de fabrication comme la lithographie et de la définition de l’électrode métallique. Ainsi, la méthode présentée dans le présent document a été conçue pour répondre à ce besoin. Par rapport à la traditionnelle semi-conducteur fabrication techniques19, l’approche présentée dans le présent document est équipée sur mesure pour le développement de petits dispositifs qui nécessite plus d’attention en ce qui concerne la recherche de l’emplacement du matériel. Cette méthode vise à fabriquer avec fiabilité nanomatériau 2D périphériques, tels que les transistors de découpage en arrière 2D et Q-HBTs, à l’aide de procédés de fabrication standard. Cela peut servir comme une plate-forme pour les développements futurs nanodispositif car elle ouvre la voie vers la production de dispositifs nanométriques avancées futures.
Dans la section de la procédure, les processus de fabrication des dispositifs à base de matériaux 2D à savoir, le Q-HBT et 2D transistor dos-dépendants sont examinées en détail. Électron faisceau structuration combinée avec la détermination de la situation matérielle et électrode métallique définition comprend le protocole étant donné qu’ils sont tenus dans les deux cas mentionnés. Partie 1 décrit le procédé de fabrication étape par étape de Q-HBTs20; et partie 2 illustre une approche universelle pour obtenir le bisulfure de molybdène chemical vapor deposition (CVD) (MoS2) transistors de découpage en arrière de transfert au décollage21, qui s’est avérée complètement dans l’article. Le flux de processus détaillé est illustré dans (Figure 1).
1. procédé de Fabrication de Transistors 2D Quasi-hétérojonction
2. procédé de Fabrication de Transistors de découpage en arrière 2D
Les processus de fabrication du dispositif ont été appliquées à plusieurs des recherches de l’auteur correspondant, qui implique l’élaboration de dispositifs matériels 2D. Dans cette partie, les résultats de certaines de ces recherches sont présentés pour illustrer l’effectivité du protocole susmentionné. Une monocouche de latéral WSe2-MoS2 Q-HBT20 est sélectionné comme le premier exemple. En utilisant les procédés de fabrication de dispositif standard décrites en détail dans le protocole, la monocouche latérale WSe2-MoS2 hétérojonctions ont été cultivées (Figure 2 a) et ensuite par la formation de la Q-HBT. Contacts métalliques ont été déposés sur le dessus de l’hétérojonction latérale pour compléter le Q-HBT. TI/Au ont été déposés sur le dessus de la couche de2 MoS (Figure 2c), suivie par la déposition de Pd/UA sur le dessus de la couche2 de WSe (Figure 2d). Plusieurs Q-HBT latérales ont été développées, comme celle avec une hétérojonction latérale n-p-n-p, illustrée en (Figure 2d, 2e). Le fonctionnement de l’appareil Q-HBT a été vérifié en regardant dans ses courbes caractéristiques telles que sa sortie (j’aiC-VCE) courbe correspondant à la configuration de commun-émetteur (Figure 2f). Figure 2f montre que la latérale n-n-p Q-HBT fonctionne sous deux modes de fonctionnement - le mode saturation et le mode actif - ce qui prouve que le Q-HBT qui a été construit en utilisant le procédé de fabrication, en effet, fonctionne comme un transistor.
Le processus a été également utilisé pour construire des dispositifs de découpage en arrière 2D pour application21 du capteur de force/déformation piezotronic MoS2 . Films de haute qualité triangulaire monocouche MoS2 ont été synthétisés tout d’abord à l’aide de CVD dans un substrat de saphir et puis transférés dans un substrat de2 TR/SiO. Le reste du processus de fabrication du film de2 MoS dans un dispositif piezotronic est abordée dans la section protocole. Figure 3 a montre l’image de microscopie de force atomique d’un appareil rempli consistant en une monocouche de2 MoS triangulaire et plusieurs ensembles de source/drain électrodes (S-D) Au. Afin d’étudier le sens de polarisation piézoélectrique, visaient intentionnellement plusieurs électrodes de contact autour de la forme de triangle. Figure 3 b présente le schéma de l’appareil de capteur de piezotronic et la configuration montrant comment une charge mécanique est appliquée par une pointe d’AFM pour tester son effet piézoélectrique. Figure 3C, les résultats montrent que le dispositif de détection courant qui circule dans une de ses paires d’électrodes S-D diminue pour chaque augmentation de force appliquée et vice versa, qui est un comportement attendu pour un capteur piezo. En outre, les données en 3d Figure implique que le capteur est stable depuis une application répétée de force/déformation appliquée à peine changé son courant de sortie ou de la réponse.

Figure 1. Flux de processus schématique des dispositifs électroniques 2D. Les flèches bleues représentent le flux de processus de fabrication de Q-HBT et brown pour le transistor de découpage en arrière 2D. En médaillon : (a) le matériel 2D sur substrat de saphir recouvert de PMMA ; (b) un échantillon chauffé alors qu’imbibé d’ammoniaque ; (c) le diagramme schématique d’un matériau 2D après dépôt métallique et processus de décollage. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 2. Deux dimensions latéral Q-HBT. b. image de Phase de l’AFM. L’image de phase montre contraste évident entre WSe2 et MoS2. b. la micrographie optique d’un ruban latéral hétérostructure où n-type matériel est MoS2 et p-type matériau est WSe2. c. la micrographie optique de la Ti/Au métal déposé sur le dessus de MoS2 dans le ruban de l’hétérostructure latéral. Notez que cette image a la même échelle que dans (d). d. la micrographie optique de la Q-HBT latéraux, montrant une hétérojonction latérale n−p−n−p. Boîte en pointillés noir marque la position du ruban latéral hétérostructure. e. intrigue schématique d’un Q-HBT 2D. Les rubans jaunes sont monocouches de2 MoS et le ruban rouge est WSe2 monocouche. Armatures de TI/Au visent à déposer sur MoS2 tandis que les contacts Pd/UA avec WSe2. f. les caractéristiques de sortie de le n−p−n latéral Q-HBT à différentes valeurs de VBE . Réimprimé avec la permission de Blaschke, B. M., et al. 10. s’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

La figure 3. Le dispositif de monocouche2 MoS. (a). Image AFM du dispositif MoS2 monocouche. b. illustration schématique d’un dispositif de2 MoS montrant comment une charge mécanique est appliquée par une pointe d’AFM pour tester son effet piézoélectrique. (c). I-Vb caractéristiques de l’appareil de2 MoS à différentes forces appliquées sous contrainte de compression lors de l’application de forces aux endroits désignés dans le haut encastré entraînant une déformation compressive comme le montre schématiquement en bas récipients encastrés. (d). réponse actuelle du dispositif monocouche MoS2 CVD à des déformations compression répétées à une tension de polarisation fixe de 1 V. réimprimé avec la permission de Lan, Y. W., et al. 8. s’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
L’article vise à introduire une procédure de fabrication standard et fiable pour le développement de la nanoélectronique dimensionnelle faible future.
Ce travail a été soutenu par le Conseil National de la Science, Taïwan sous le contrat no. PLUS 105-2112-M-003-016-MY3. Ce travail a été également en partie pris en charge par le laboratoire de faisceau électronique en génie électrique de l’Université nationale de Taïwan et les laboratoires nationaux de dispositif de Nano.
| E-gun Évaporateur | AST | PEVA 600I | |
| Au slug, 99.99 % | Well-Being Enterprise Co | N/A | |
| Ti slug, 99.99 % | Well-Being Enterprise Co | N/A E-beam | |
| Lithography System | Elionix | ELS7500--EX | |
| Cold Wall CVD System | Sulfur Science | SCW600S | |
| C-plane Substrat Sapphire | Summit-Tech | X171999 | (0001) ± ; 0,2 ° ; un côté poli |
| 100 nm SiO2/Si | Fabriqué en solution d’ammoniac NDL | ||
| Solution d’ammoniac | BASF | 28 % Molybdène sélectif||
| (Mo), 99,95 % | Summit-Tech | N/A | |
| Tungstène (W), 99,95 % | Summit-Tech | N/A | |
| Soufre (S), 99,5 % | Sigma-Aldrich | 13803 | |
| Polyméthacrylate de méthyle (PMMA) | Microchem | 8110788 | Utilisation pour le processus de transfert |
| Spin Coater | Laurell | WS 400B 6NPP LITE | |
| Acétone | BASF | Acétone EL Selectipur | |
| Isopropanol (IPA) | BASF | 2-Propanol UPS | |
| Photo Resist pour EBL | TOK | TDUR-P-015 | |
| Nettoyeur de plasma | Harrick Plasma | PDC-32G | Plasma d’oxygène |