Name: Une méthode fiable et Standard pour fabriquer deux dimensions nanoélectronique (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-28T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 12 s
Description: Découvrez une méthode fiable de fabrication de nanodispositifs bidimensionnels utilisant MoS₂ et lithographie électronique. Cette technique standard améliore la précision de localisation des matériaux 2D pour le développement de nanoelectronique avancée.

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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.

1. procédé de Fabrication de Transistors 2D Quasi-hétérojonction
<ol><li>Préparation commerciale c-avion saphir.<ol>
<li>Laver le saphir poli toute simple-côté (2 pouces) avec de l’acétone.</li>
		<li>Rincer le substrat de saphir avec de l’alcool isopropylique.</li>
	</ol></li>
	<li>Croître MoS2 sur substrat de saphir dans un four chaud-mur à l’aide de CVD.<ol>
<li>Lieu de 0,6 g de poudre (MoO3) du trioxyde de molybdène dans un bateau de quartz situé au chauffage Centre de la zone du four. Mettre le substrat de saphir en aval à côté de l’embarcation de quartz contenant de la poudre de3 MoO.</li>
		<li>Préparer la poudre de soufre (S) dans un bateau de quartz séparés sur le côté en amont de la fournaise. Maintenir sa température à 190 ° C au cours de la réaction.</li>
		<li>Utiliser l’argon (Ar = 70 sccm, 40 Torr) gaz flux pour apporter les vapeurs de3 S et MoO au saphir substrat pendant le chauffage de la zone centrale à 750 ° C.</li>
		<li>Garder la zone de cuisson, après avoir atteint la température désirée de la croissance de 750 ° C, pendant 15 minutes et puis naturellement refroidir le four à température ambiante.</li>
	</ol></li>
	<li>Effectuer l’EBL. NOTE : A mince Au total d’environ 5 nm a été déposé par la pulvérisation pour décharger pendant tous les processus d’EBL sur substrat de saphir<ol>
<li>Identifier, à l’aide d’un microscope optique, un endroit où les flocons de monocouche2 MoS sont aperçus, puis concevoir la présentation de motif de rayure pour cette zone spécifique à l’aide d’un logiciel de dessin (AutoCAD).</li>
		<li>Spin-couche photosensible (PR), par exemple de polyméthacrylate de méthyle (PMMA) ou P015, sur le dessus de l’échantillon à 2000 tr/min pendant 60 s (température ambiante). Veiller à ce que le PR a couvert l’ensemble de l’échantillon après Enduction centrifuge.</li>
		<li>Chauffer l’échantillon (cuisson douce) à 100 ° C pendant 90 s pour évaporer les solvants dans la PR et d’améliorer l’adhérence.</li>
		<li>Convertir un fichier spécifique de la mise en page du modèle à l’étape 1.3.1 (exemple : fichier GDS) et de le transférer dans le logiciel EBL.</li>
		<li>Déterminer la dose idéale de faisceau d’électrons basée sur la largeur des raies dans la mise en page. Remarque : Pour les épaisseurs inférieures à 1 µm, la dose idéale de faisceau d’électrons est 110 µ c/cm2; la largeur de ligne 1 à 5 µm, la dose est de 100 µ c/cm2; et pour la largeur de la ligne plus large que 5 µm, la dose est de 80 µ c/cm2.</li>
		<li>Commencer à exposer l’échantillon à faisceau d’électrons.</li>
		<li>Appliquer après l’exposition au four (PEB) sur l’échantillon après l’exposition afin de réduire les effets de l’onde stationnaire. Chauffer l’échantillon à 120 ° C pendant 90 s.</li>
		<li>Utiliser de tétraméthylammonium hydroxyde (TMAH) 2,38 % en tant que développeur. Immergez l’échantillon à TMAH pour 80 s. lavent le TMAH avec 200 mL d’eau désionisée pendant 10 s.</li>
		<li>Examinez si le modèle est bien développé par microscopie optique.</li>
		<li>Faire cuire dur pour se débarrasser de l’eau supplémentaire en chaleur PR. l’échantillon à 110 ° C pendant 90 s.</li>
	</ol></li>
	<li>Définir les structures de bande à l’aide de gravure au plasma d’oxygène (O2) 50 W (1st eau-forte) pendant 30 s à 2 min et PR enlever à l’aide de 50 mL d’acétone.</li>
	<li>Croître disélénure de tungstène (WSe2) à l’aide de maladies cardiovasculaires sur l’emplacement de la cible, qui se traduira par une croissance plue de WSe2 couche entre les bandes de2 MoS déjà existants sur le substrat de saphir.<ol>
<li>Lieu de 0,6 g de poudre de tungstène trioxyde (WO3) dans un bateau de quartz situé au chauffage Centre de la zone du four. Mettre le substrat de saphir en aval à côté de l’embarcation de quartz contenant de la poudre de3 WO.</li>
		<li>Préparer la poudre de sélénium (Se) dans un bateau de quartz séparés sur le côté en amont de la fournaise. Maintenir sa température à 260 ° C au cours de la réaction.</li>
		<li>Utiliser Ar/H2 (Ar = 90 sccm, H2 = 6 sccm, 20 Torr) gaz flux pour apporter les vapeurs de3 Se et malheur au saphir substrat pendant le chauffage de la zone centre et 925 ° C.</li>
		<li>Garder la zone de cuisson, après avoir atteint la température désirée de la croissance de 925 ° C, pendant 15 minutes et puis naturellement refroidir le four à température ambiante.</li>
	</ol></li>
	<li>Fabriquer les tableaux de métal et de repères.<ol>
<li>Les modèles de tableaux de métal et l’alignement de superposition les marques à l’aide de la photolithographie répétition technique.</li>
		<li>Dépôt 20 nm/60 nm Ti / à l’aide du canon à électrons évaporateur. Remarque : L’or est utilisé pour éviter l’oxydation des électrodes métalliques.</li>
		<li>Préparer et submerger l’échantillon de 100 mL d’acétone pour dissoudre PR et d’effectuer le décollage. Secouer et faire sauter l’acétone tout en contrôlant l’ensemble du processus par l’intermédiaire de la microscopie optique, jusqu'à ce que les patins métalliques deviennent apparents.</li>
	</ol></li>
	<li>Effectuer un autre processus EBL pour superposer un motif de forme de ruban sur le dessus de l’hétérojonction MoS2WSe -2 .<ol>
<li>Mesurer le déplacement coordonnée entre la localisation de la cible dans l’hétérojonction MoS2WSe -2 et les repères à l’aide de la microscopie optique et concevoir la présentation ruban-forme basée sur ces mesures à l’aide d’un logiciel (AutoCAD).</li>
		<li>Spin-manteau PR, par exemple, PMMA ou P015, sur le dessus de l’échantillon à 2000 tr/min pendant 60 s (température ambiante). Veiller à ce que le PR a couvert l’ensemble de l’échantillon après Enduction centrifuge.</li>
		<li>Chauffer l’échantillon (cuisson douce) à 100 ° C pendant 90 s pour évaporer les solvants dans la PR et d’améliorer l’adhérence.</li>
		<li>Convertir un fichier spécifique de la mise en page du modèle à l’étape 1.7.1 (exemple : fichier GDS) et de le transférer dans le logiciel EBL.</li>
		<li>Déterminer la dose idéale de faisceau d’électrons basée sur la largeur des raies dans la mise en page. Remarque : Pour les épaisseurs inférieures à 1 µm, la dose idéale de faisceau d’électrons est 110 µ c/cm2; la largeur de ligne 1 à 5 µm, la dose est de 100 µ c/cm2; et pour la largeur de la ligne plus large que 5 µm, la dose est de 80 µ c/cm2.</li>
		<li>Mettre en place la machine EBL telle que la position de l’alignement de marques dans le substrat de saphir correspond à sa correspondance dans la mise en page.</li>
		<li>Commencer à exposer l’échantillon à faisceau d’électrons.</li>
		<li>Appliquer PEB sur l’échantillon après l’exposition afin de réduire les effets de l’onde stationnaire. Chauffer l’échantillon à 120 ° C pendant 90 s.</li>
		<li>Utilisez TMAH 2,38 % comme le développeur. Immergez l’échantillon à TMAH pour 80 s. lavent le TMAH avec 200 mL d’eau désionisée pendant 10 s.</li>
		<li>Examinez si le modèle est bien développé par microscopie optique.</li>
		<li>Faire cuire dur pour se débarrasser de l’eau supplémentaire en chaleur PR. l’échantillon à 110 ° C pendant 90 s.</li>
	</ol></li>
	<li>Gravure au plasma O2 (2nd eau-forte) permet de définir une hétérojonction latérale en forme de ruban et enlever PR par l’acétone.</li>
	<li>Effectuer le processus d’EBL pour superposer le modèle des électrodes métalliques Ti/Au.<ol>
<li>Mesurer le déplacement coordonnée entre la localisation de la cible dans l’hétérojonction MoS2WSe -2 et les repères à l’aide de la microscopie optique et concevoir la présentation de l’électrode métallique basée sur ces mesures à l’aide d’un logiciel (AutoCAD).</li>
		<li>Spin-manteau PR, par exemple, PMMA ou P015, sur le dessus de l’échantillon à 2000 tr/min pendant 60 s (température ambiante). Veiller à ce que le PR a couvert l’ensemble de l’échantillon après Enduction centrifuge.</li>
		<li>Chauffer l’échantillon (cuisson douce) à 100 ° C pendant 90 s pour évaporer les solvants dans la PR et d’améliorer l’adhérence.</li>
		<li>Convertir un fichier spécifique de la mise en page du modèle à l’étape 1.9.1 (exemple : fichier GDS) et de le transférer dans le logiciel EBL.</li>
		<li>Déterminer la dose idéale de faisceau d’électrons basée sur la largeur des lignes métalliques dans la mise en page. NOTE : La largeur de ligne métallique inférieure à 1 µm, la dose idéale de faisceau d’électrons est 110 µ c/cm2; la largeur de ligne 1 à 5 µm, la dose est de 100 µ c/cm2; et pour la largeur de la ligne plus large que 5 µm, la dose est de 80 µ c/cm2.</li>
		<li>Mettre en place la machine EBL telle que les positions des marques alignement dans le substrat de saphir correspond à sa correspondance dans la mise en page.</li>
		<li>Commencer à exposer l’échantillon à faisceau d’électrons.</li>
		<li>Appliquer PEB sur l’échantillon après l’exposition afin de réduire les effets de l’onde stationnaire. Chauffer l’échantillon à 120 ° C pendant 90 s.</li>
		<li>Utilisez TMAH 2,38 % comme le développeur. Immergez l’échantillon à TMAH pour 80 s. lavent le TMAH avec 200 mL d’eau désionisée pendant 10 s.</li>
		<li>Examinez si le modèle est bien développé par microscopie optique.</li>
		<li>Faire cuire dur pour se débarrasser de l’eau supplémentaire en chaleur PR. l’échantillon à 110 ° C pendant 90 s.</li>
	</ol></li>
	<li>Effectuer le déjaugeage et Ti/Au dépôt métallique<ol>
<li>Dépôt de métal Ti / à l’aide de Canon à électrons évaporateur avec l’épaisseur inférieure à 100 nm, sinon, il sera difficile d’enlever le PR et le métal non désiré de décollage.</li>
		<li>Préparer et submerger l’échantillon de 100 mL d’acétone pour dissoudre PR et d’effectuer le décollage. Agiter et souffler l’acétone tout en contrôlant l’ensemble du processus par l’intermédiaire de la microscopie optique, jusqu'à ce qu’il y a seulement des lignes métalliques et tampons à gauche.</li>
	</ol></li>
	<li>Exécuter le processus EBL d’étape 1.9 mais incrustation de motif de l’électrode métallique de la Pd / au lieu de Ti/Au.</li>
	<li>Effectuer le processus de dépôt et déjaugeage métallique à l’étape 1.10 mais dépôt Pd / au lieu de Ti/Au.</li>
</ol>2. procédé de Fabrication de Transistors de découpage en arrière 2D
<ol><li>Préparation des dos-gated TR/SiO2 substrats avec repères.<ol>
<li>Préparer la maison ou du commerce SiO2/Si substrat.</li>
		<li>Utilisez photolithographie ou techniques de structuration EBL pour définir le repère d’alignement.</li>
		<li>Effectuer ionique réactive (RIE) de gravure sur le SiO2/Si substrat jusqu'à ce que la profondeur totale de la zone cible atteint 1000 nm et enlevez le PR en plasma2 O pour révéler les repères formé.</li>
		<li>Les modèles de tableaux de métal à l’aide de la photolithographie répétition technique de superposition.</li>
		<li>Dépôt 20 nm/60 nm Ti / à l’aide du canon à électrons évaporateur. Remarque : L’or est utilisé pour éviter l’oxydation des électrodes métalliques.</li>
		<li>Préparer et submerger l’échantillon de 100 mL d’acétone pour dissoudre PR et d’effectuer le décollage. Secouer et faire sauter l’acétone tout en contrôlant l’ensemble du processus par microscopie optique, jusqu'à ce que les patins métalliques deviennent apparents.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Effectuez CVD de MoS2 sur substrat de saphir dans un four chaud-mur.<ol>
<li>Lieu de 0,6 g de poudre3 MoO dans un bateau de quartz situé au chauffage Centre de la zone du four. Mettre le substrat de saphir en aval à côté de l’embarcation de quartz contenant de la poudre de3 MoO.</li>
		<li>Préparer la poudre de S dans un bateau de quartz séparés sur le côté en amont de la fournaise. Maintenir sa température à 190 ° C au cours de la réaction.</li>
		<li>Utiliser l’argon (Ar = 70 sccm, 40 Torr) gaz flux pour apporter les vapeurs de3 S et MoO au saphir substrat pendant le chauffage de la zone centrale à 750 ° C.</li>
		<li>Garder la zone de cuisson, après avoir atteint la température désirée de la croissance de 750 ° C, pendant 15 minutes et puis naturellement refroidir le four à température ambiante.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Transférez MoS2 le saphir au substrat /Si2SiO dos-dépendants.<ol>
<li>Manteau de spin PMMA avec la vitesse d’essorage de 3500 tr/min pendant 30 s sur le film de2 MoS.</li>
		<li>Cuire au four de la /sapphire de2MoS échantillon à 120 ° C pendant 3 min afin de renforcer le revêtement de PMMA.</li>
		<li>Trempez le MoS2échantillon /Sapphire dans 50 mL d’ammoniaque (14,5 %) pendant environ 30 min à 2 h pour séparer le film de2 MoS le substrat de saphir.</li>
		<li>Ramasser le film et le transférer au substrat SiO2/Si.</li>
		<li>Cuire au four de l’échantillon MoS2/SiO2/Si afin d’améliorer l’adhérence entre le MoS2 et SiO2 couches. Chauffer l’échantillon à 120 ° C pendant environ 30 min à 1 h.</li>
		<li>Retirez le PMMA par lavage avec 30 mL d’acétone pendant environ 30 min à 2 h.</li>
		<li>Rincer l’échantillon avec de l’alcool isopropylique et d’azote permet de souffler il sèche.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Effectuer l’EBL. Remarque : Il n’y a aucun Au mince déposé sur SiO2/Si substrat au cours du processus d’EBL Si étant en quelque sorte conductrice.<ol>
<li>Mesurer le déplacement coordonnée entre l’emplacement de la cible et l’alignement marque par microscopie optique et, selon ces mesures, concevoir la présentation de modèle des électrodes métalliques à l’aide d’un logiciel de conception. Remarque : Des électrodes métalliques relier les points de la cible dans l’échantillon de2 MoS sur les plaquettes métalliques dans le substrat de /Si2SiO.</li>
		<li>Spin-manteau PR, par exemple, PMMA ou P015, sur le dessus de l’échantillon à 2000 tr/min pendant 60 s (température ambiante). Veiller à ce que le PR a couvert l’ensemble de l’échantillon.</li>
		<li>Chauffer l’échantillon (cuisson douce) à 100 ° C pendant 90 s pour évaporer les solvants dans la PR et d’améliorer l’adhérence.</li>
		<li>Convertir un fichier spécifique de la mise en page du modèle à l’étape 2.4.1 (exemple : fichier GDS) et de le transférer dans le logiciel EBL.</li>
		<li>Déterminer la dose idéale de faisceau d’électrons basée sur la largeur des lignes métalliques dans la mise en page. NOTE : La largeur de ligne métallique inférieure à 1 µm, la dose idéale de faisceau d’électrons est 110 µ c/cm2; la largeur de ligne 1 à 5 µm, la dose est de 100 µ c/cm2; et pour la largeur de la ligne plus large que 5 µm, la dose est de 80 µ c/cm2.</li>
		<li>Mettre en place la machine EBL telle que la position des marques alignement dans le Si/SiO2 substrat correspond à sa correspondance dans la mise en page.</li>
		<li>Commencer à exposer l’échantillon à faisceau d’électrons.</li>
		<li>Appliquer PEB sur l’échantillon après l’exposition afin de réduire les effets de l’onde stationnaire. Chauffer l’échantillon à 120 ° C pendant 90 s.</li>
		<li>Utilisez TMAH 2,38 % comme le développeur. Immergez l’échantillon à TMAH pour 80 s. lavent le TMAH avec 200 mL d’eau désionisée pendant 10 s.</li>
		<li>Examinez si le modèle est bien développé par microscopie optique.</li>
		<li>Faire cuire dur pour se débarrasser de l’eau supplémentaire en chaleur PR. l’échantillon à 110 ° C pendant 90 s.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Effectuer le déjaugeage et les dépôts de métaux Au<ol>
<li>Dépôt de métal à l’aide de Canon à électrons évaporateur avec l’épaisseur inférieure à 100 nm, sinon, il sera difficile d’enlever le PR et le métal non désiré de décollage.</li>
		<li>Préparer et submerger l’échantillon de 100 mL d’acétone pour dissoudre PR et d’effectuer le décollage. Agiter et souffler l’acétone tout en surveillant le processus par l’intermédiaire de la microscopie optique, jusqu'à ce qu’il y a seulement des lignes métalliques et tampons à gauche.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

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</ol>

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Dans cet article, on démontre les procédures détaillées de fabrication électronique novateur basé sur des matériaux 2D à l’échelle du nanomètre. Étant donné que les procédures de préparation des échantillons de chaque application ont des différences entre eux, les processus superposés ont été traités comme le protocole. Électron faisceau structuration combinée avec la détermination de la situation matérielle et électrode métallique définition sert donc le protocole ici. Parmi les deux types de dispositifs mentionnés, l’e...

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).

<table><tbody><tr><td>E-gun Évaporateur</td><td>AST</td><td>PEVA 600I</td><td></td></tr><tr><td>Au slug, 99.99 %</td><td>Well-Being Enterprise Co</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Ti slug, 99.99 %</td><td>Well-Being Enterprise Co</td><td>N/A E-beam</td><td></td></tr><tr><td>Lithography System</td><td>Elionix</td><td>ELS7500--EX</td><td></td></tr><tr><td>Cold Wall CVD System</td><td>Sulfur Science</td><td>SCW600S</td><td></td></tr><tr><td>C-plane Substrat Sapphire</td><td>Summit-Tech</td><td>X171999</td><td>(0001) &plusmn ; 0,2 &deg ; un côté poli</td></tr><tr><td>100 nm SiO2/Si</td><td></td><td></td><td>Fabriqué en solution d’ammoniac NDL</td></tr><tr><td></td><td>Solution d’ammoniac</td><td>BASF</td> 28 % Molybdène sélectif <td></td></tr><tr><td>(Mo), 99,95 %</td><td>Summit-Tech</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Tungstène (W), 99,95 %</td><td>Summit-Tech</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Soufre (S), 99,5 %</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>13803</td><td></td></tr><tr><td>Polyméthacrylate de méthyle (PMMA)</td><td>Microchem</td><td>8110788</td><td>Utilisation pour le processus de transfert</td></tr><tr><td>Spin Coater</td><td>Laurell</td><td>WS 400B 6NPP LITE</td><td></td></tr><tr><td>Acétone</td><td>BASF</td><td>Acétone 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 pour EBL</td><td>TOK</td><td>TDUR-P-015</td><td></td></tr><tr><td>Nettoyeur de plasma</td><td>Harrick Plasma</td><td>PDC-32G</td><td>Plasma d’oxygène</td></tr></tbody></table>

une méthode fiable et standard pour fabriquer deux dimensions nanoélectronique

A Standard and Reliable Method to Fabricate Two-Dimensional Nanoelectronics

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.

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...

L’article vise à introduire une procédure de fabrication standard et fiable pour le développement de la nanoélectronique dimensionnelle faible future.

Une méthode fiable et Standard pour fabriquer deux dimensions nanoélectronique

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

Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de la fabrication de dispositifs de matériaux 2D, liées aux techniques permettant de localiser avec précision des échantillons de matériaux 2D dans la préparation des étapes de fabrication ultérieures. Le principal avantage de cette technique est qu’elle est adaptée au développement de dispositifs à petite échelle, pour lesquels la recherche de l’emplacement des matériaux est plus difficile. Po-Chun Chen et Kristan, assistants de recherche et étudiants diplômés de mon laboratoire, feront la démonstration de la procédure.Le processus de fabrication nécessite deux substrats préparés. Le premier est un dioxyde de silicium à grille arrière sur silicium avec des réseaux de tampons en titane et en métal doré. Le deuxième substrat est du saphir avec une couche déposée de disulfure de molybdène.Apportez le substrat saphir avec le disulfure de molybdène à une machine à revêtir. Appliquez une couche de PMMA pour couvrir la partie supérieure du disulfure de molybdène à 3 500 tr/min pendant 30 secondes. Ensuite, déplacez l’échantillon sur une plaque chauffante et faites-le cuire à 120 degrés Celsius pendant trois minutes pour renforcer le revêtement en PMMA.Ensuite, préparez 50 millilitres de solution d’ammoniac. Immergez l’échantillon pour séparer le disulfure de molybdène du substrat. Une fois le film séparé, retirez-le de la solution d’ammoniac.Transférez le film de disulfure de molybdène sur le dioxyde de silicium sur le substrat de silicium. Pour améliorer l’adhérence, faites cuire l’échantillon à 120 degrés Celsius pendant au moins 30 minutes. Récupérez l’échantillon et placez-le dans 30 millilitres d’acétone.Après environ 30 minutes, le PMMA sera retiré comme indiqué par un changement de couleur. Avant de continuer, rincez l’échantillon dans de l’alcool isopropylique et utilisez de l’azote pour le sécher. Maintenant, préparez-vous à effectuer une lithographie par faisceau d’électrons.À l’aide d’un microscope optique, mesurez le déplacement entre les emplacements cibles et les marques d’alignement sur l’échantillon. Sur la base de ces mesures, concevez la disposition du modèle d’électrode métallique à l’aide d’un logiciel. Appliquez une couche de rotation Photo Resist sur le dessus de l’échantillon et assurez-vous qu’elle couvre l’intégralité de l’échantillon.Passez à la cuisson molle de l’échantillon à 100 degrés Celsius pendant 90 secondes pour améliorer l’adhérence. Sur la machine de lithographie par faisceau d’électrons, téléchargez le dessin et positionnez l’échantillon. Les marques d’alignement dans le substrat de dioxyde de silicium doivent correspondre aux marques correspondantes dans la conception.Exposez l’échantillon au faisceau d’électrons. Une fois terminé, apportez l’échantillon sur une plaque chauffante. Chauffez l’échantillon à 120 degrés Celsius pendant 90 secondes lors d’une cuisson post-exposition.Ensuite, ayez un récipient de TMAH prêt comme révélateur et immergez l’échantillon pendant 80 secondes. Ensuite, lavez l’échantillon dans 200 millilitres d’eau déminéralisée pendant 10 secondes. Examinez l’échantillon à l’aide d’un microscope optique pour déterminer si le motif est bien développé.S’il est bien développé, faites cuire l’échantillon à 110 degrés Celsius pendant 90 secondes. L’étape suivante consiste à utiliser un évaporateur à canon à électrons pour déposer 100 nanomètres d’or sur l’échantillon. Après le dépôt, travaillez à retirer la résine photo.Pour dissoudre le Photo Resist, préparez 100 millilitres d’acétone. Immergez l’échantillon dans l’acétone pour effectuer le décollage. Surveillez le processus à l’aide d’un microscope optique et arrêtez-vous lorsqu’il ne reste que des lignes et des tampons métalliques.Lors de la caractérisation, choisissez une source et une électrode de drainage parmi celles de l’appareil, puis utilisez un microscope à force anatomique pour appliquer une charge à l’échantillon. Ici, les X indiquent où les charges ont été appliquées. Les charges du microscope à force atomique entraînent une contrainte de compression sur l’appareil.Voici les caractéristiques de tension de courant du dispositif au disulfure de molybdène à différentes forces appliquées produisant une déformation de compression. À une tension donnée, le courant de l’appareil diminue avec une augmentation de la force appliquée et vice versa, indiquant une modification de la résistance de l’appareil, un comportement attendu pour un capteur piézoélectrique. Ces données concernent la réponse actuelle du dispositif au disulfure de molybdène pour des déformations compressives répétées à une tension de polarisation fixe d’un volt.Le courant de sortie change à peine avec l’application répétée de 10 nanonewtons de force appliquée, ce qui suggère que le capteur est stable. Une fois maîtrisée et exécutée correctement, cette technique peut être réalisée en 20 heures d’affilée, y compris la fabrication de tous les transistors. Après son développement, cette technique peut servir de plate-forme pour les futurs développements de nanodispositifs, car elle ouvre la voie à la production de futurs dispositifs avancés à l’échelle nanométrique.Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon de fabriquer de manière fiable des transistors 2D à grille arrière à l’aide de procédés de fabrication standard, y compris la lithographie par faisceau d’électrons et l’électrodéposition métallique. Bien que cette méthode permette de développer des dispositifs 2D à base de nanomatériaux, elle peut également être appliquée à des matériaux 1D. N’oubliez pas que travailler avec du TMAH, une solution d’ammoniac, du PMMA et d’autres photorésistances peut être extrêmement dangereux et qu’un équipement de protection individuelle doit toujours être porté lors de cette procédure.

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