Name: הכנת שטח גדול אנכי 2D קריסטל הטרו-מבנים באמצעות Sulfurization של מתכות מעבר סרטים עבור ייצור המכשיר (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-11-28T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 50 s
Description: למד שיטת גידול ליצירת הטרו-מבנים אנכיים דו-ממדיים גדולים באמצעות סולפוריזציה של סרטי מתכות מעבר. הטכניקה מאפשרת שליטה מדויקת במספר השכבות ומייצרת טרנזיסטורים עם ביצועים משופרים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

עבודה זו נתמך בחלקה על ידי פרויקטים ביותר 105-2221-E-001-011-MY3 ביותר 105-2622-8-002-001 ממומן על ידי משרד המדע, הטכנולוגיה, טייוואן, בחלקו על ידי ממוקד הפרוייקט ממומן על ידי המרכז לחקר ללימודי מדעים חלה Sinica אקדמיה, טיוואן.

1. צמיחה של חומר 2D בודדים (MoS2 ו- WS2)
<ol><li>
מתכות מעבר לעדות באמצעות התזה מערכת RF
	<ol>
<li>מצע נקי 2 x 2 ס"מ2 ספיר מושם על המחזיק לדוגמה עם הצד מלוטש לעבר המטרות של מערכת המלהגים לתצהיר מתכות מעבר. מצעים ספיר נבחרו בשל לשחיקה של ספיר-טמפרטורות גבוהות ומשטחים אטומי-שטוח.</li>
		<li>משאבת למטה תא המלהגים כדי גוה של פרק-6 3 x 10 ברצף באמצעות משאבה מכנית ואחריו משאבה דיפוזיה.</li>
		<li>להזריק את הגז Ar לתוך מערכת המלהגים ולשמור על זרימת הגז ב- 40 מ ל/דקה באמצעות בקר זרימת מסה (MFC).</li>
		<li>. תמשיכי ללחוץ קאמרית ב 5 10x-2 גוה של פרק באמצעות שסתום בקרת לחץ ידני, להצית פלזמה Ar. לשמור על כוחה פלט בגיל 40 W.</li>
		<li>להקטין את הלחץ הקאמרית 5 x 10-3 גוה של פרק באמצעות גלגל ידנית שסתום זווית בובה.</li>
		<li>באופן ידני לפתוח את התריס בין המצע ספיר המטרה מתכת 2 אינץ ולהתחיל התצהיר מתכת. במהלך ההליך התצהיר, לשמור על כוח המלהגים בגיל 40 W מו וגם וו הלחץ רקע נשמרת ב 5 × 10-3 טנדר של גוה של 40 mL/min זרימת הגז Ar.</li>
		<li>לקבוע את הזמן המלהגים להפקיד מתכות מעבר סרטים עם עוביים שונים. עקב מתכת בעובי דק, sputtering פעמים תספק בקרה טובה יותר על עובי הסרט מאשר קריאות מכל מהוד גביש הקוורץ. הערה: המספרים שכבה של מוס2 ו- WS2 מבוגרים באמצעות השיטה דנו בכתב היד הנוכחי הם יחסיים פעמים המלהגים הסרטים מראש הופקדו מו ו- W. הקביעה של sputtering פעמים כדי להשיג MoS2 ו- WS2 עם השכבה הנדרשת מספרים מבוסס על תמונות מיקרוסקופ אלקטרונים (HRTEM) חתך הרוחב שידור ברזולוציה גבוהה עבור דגימות עם פעמים המלהגים שונות. עם זאת, אם הסרטים מו ו- W מראש הופקדו עבה מדי, סגרגציה תחמוצת מו ו- W יהפוך מנגנון הצמיחה הדומיננטי, במקום MoS מישורי2 ו- WS2 הסרט צמיחה. לכן, המידתיות של שכבה מספרים עם הזמן המלהגים הוא מוגבל TMDs כמה שכבות. עם התנאי לצמיחה של מוס2 בכתב היד הנוכחי, המספרים שכבה תהיה פרופורציונאלית פעמים המלהגים מתי הסרט2 MoS הוא פחות מ-10 שכבות. הזמן המלהגים הוא 30 s לצמיחה של מוס 5-שכבה2.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Sulfurization של הסרט מתכות מעבר
	<ol>
<li>מקם את סובסטרטים ספיר עם מתכות מעבר מראש הופקדו סרטים במרכז של תנור חם עבור sulfurization.</li>
		<li>מקם את אבקת גופרית (S) במעלה הזרם של זרימת הגז, 2 ס מ ספורים מאזור חימום של הכבשן. במצב הזה, טמפרטורת אידוי על הפודרה S יהיה 120 ° C כאשר הטמפרטורה המצע עולה ל 800 מעלות צלזיוס. הבקרה בדיוק משקל S אבקת מתכות המעבר שונות עבור sulfurization. עבודה, המשקל אבקת S הוא 1.5 g לתנוע של 1.0 g על וו הערה: אנו קובעים גופרית כמויות אבקה להכנת מוס2 ו- WS2 סרטי המבוססים על התוצאות המתקבלות עבור כל חומר שהוכן באמצעות כמויות שונות של אבקת גופרית.</li>
		<li>. תמשיכי ללחוץ חימום-0.7 טנדר של גוה במהלך ההליך sulfurization, שימש 130 mL/min Ar הגז המוביל גז.</li>
		<li>כבש הטמפרטורה של הכבשן מ בטמפרטורת החדר עד 800 מעלות צלזיוס ב 40 דקות עם קצב ramping בטמפרטורה של 20 ° C לדקה לשמור על הטמפרטורה ב 800 מעלות צלזיוס עד אבקת גופרית הוא התאדה במלואו. לאחר מכן, הכוח חימום כבוי כדי להוריד את טמפרטורת התנור. זה לוקח בערך 30 עד 40 דקות בשביל החימום לטמפרטורת החדר של 800 מעלות צלזיוס.</li>
	</ol>
</li>
	<li>לבצע מדידות ספקטרום ראמאן באמצעות 488 ננומטר לייזר15,16,17. להשיג את התמונות HRTEM חתך הרוחב לאמת את המספרים שכבה של גבישים 2D15,16,17.</li>
</ol>2. צמיחה של WS2/MoS2 אנכי יחיד הטרו-מבנה
הערה: סעיף זה משמש כדי ליצור יחידה הטרו-מבנה המורכב שכבה ספיר עם 5 שכבות של מוס2 ו 4 שכבות של WS2.
<ol><li>בצע את ההליך כשלב 1.1. להפקיד את הסרט מו על המצע ספיר באמצעות על הגג sputtering המערכת עם 30 s בזמן sputtering.</li>
	<li>Sulfurize הסרט מו ביצוע הפרוצדורות sulfurization אותו כמו צעד 1.2 לצמיחה של מוס2. ניתן להשיג חמש שכבות של מוס2 לאחר ההליך sulfurization.</li>
	<li>בצע את ההליכים באותו כשלב 1.1. להפקיד את הסרט W על מוס2/המצע ספיר שימוש על הגג sputtering המערכת עם 30 s בזמן sputtering.</li>
	<li>Sulfurize הסרט W, באותו ההליך sulfurization של צעד 1.2 לצמיחה של WS2. ניתן להשיג ארבע שכבות של WS2 מעל מוס2 לאחר ההליך sulfurization. הערה: ההליך התצהיר, sulfurization מתכת היא זהה לזו של החומר בודדים. הטיימס המלהגים הסרטים מו ו- W נקבעים בהתאם המספרים הנדרשים שכבה של מוס2 ו- WS2 שכבות. חדר זוגי - או מולטי-hetero-מבנים יכול להתבסס על חוזר לאותו תהליך הצמיחה. ניתן גם לשנות את רצף TMDs במבנים-הטרו אנכי בהתאם למבנה הדגימה.</li>
</ol>3. העברת הסרט ונהלים התקן פבריקציה נוספת
<ol><li>
הסרט מעביר הליך של הסרטים קריסטל 2D
	<ol>
<li>ספין מעיל 3 טיפות של poly(methyl methacrylate) (PMMA) על הסרט TMD כדי לכסות את כל הסרט בטמפרטורת החדר. סיבוב שני שלבים של תיבת הטווח המהירויות 500 סל ד עבור 10 s ו- 800 סל ד 10 s. לאחר ריפוי ב 120 מעלות צלזיוס למשך 5 דקות, העובי PMMA הוא סביב 3 מיקרומטר.</li>
		<li>מקם את הדגימה PMMA/TMD/ספיר צלחת פטרי אשר מלא במים (DI) יונים.</li>
		<li>לקלף פינה אחת של הסרט PMMA/tmd בע מהמצע ספיר באמצעות פינצטה במים DI.</li>
		<li>חום 250 מ של 1 מ' KOH תמיסה מימית (14 גרם KOH כדורי מעורבב עם 250 מ ל מים) בתוך עד 100 ° C. להעביר את הדגימה בתמיסה המימית קו מחוממת ולהמשיך פילינג הסרט PMMA/TMD עד הסרט קולפה לחלוטין מן המצע. פילינג דורש כ 1 דקות כדי להשלים.</li>
		<li>השתמש מצע ספיר נפרד פוטנציאליים הסרט PMMA/tmd בע מהפתרון KOH. להעביר את הסרט גביע 250 מ ל מלא במים DI לשטוף את שאריות קו על הסרט. בשלב זה, הידבקות בין הסרט PMMA/TMD המצע ספיר להגיש את הסרט הוא חלש. לכן, הסרט יצרף בטל מן המצע ספיר לאחר טבילה לתוך המים DI.</li>
		<li>חזור על שלבים 3.1.4 - 3.1.5 שלוש פעמים משתמש חדש די מים כדי לוודא כי רוב השאריות KOH יוסר הסרט. הערה: הידבקות בין כל שכבה TMD הוא הרבה יותר חזק מאשר TMDs עם המצע ספיר. לכן, ניתן להחיל את ההליך המעביר בודדים MoS /WS22 חומרים או הטרו-מבנים שלהם. הסרטים קריסטל 2D לגמרי לקלף מן המצע, בדומה הפילינג של מוס2/graphene הטרו-מבנה שעלון הפרסום הקודם18. בהתאם למטרת העברת הסרט, המצע שהוזכר בשלב זה יכול להיות מצע ספיר או מצע /Si2SiO עם אלקטרודות הפקיד מראש, כפי שמתואר בשלב 3.2. מצעים אחרים יכולים לשמש גם למטרה זו.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
הזיוף של טרנזיסטורים קריסטל 2D.
	<ol>
<li>השתמש פוטוליתוגרפיה סטנדרטי כדי להגדיר דפוסים אלקטרודה SiO2/Si סובסטרטים15,16,17. אלקטרודות המקור, ניקוז nm 10 טיטניום (Ti) או nm 100 זהב (Au) מיוצרים על מצע סי 300 ננומטר SiO2/p-type.</li>
		<li>לטבול את SiO המצע /Si2עם מראש עם תבנית מקור/ניקוז אלקטרודות לתוך. הספל מלא במים DI ולצרף לצד TMD של הסרט PMMA/TMD מוכן בשלב 3.1.</li>
		<li>אופים את הדגימה ב 100 מעלות צלזיוס למשך 3 דקות, אחרי הסרט הוא למצע SiO2/Si, כדי להסיר את שאריות המים.</li>
		<li>לטפטף 3 טיפות PMMA על הדגימה עם הסרט PMMA/TMD כדי לכסות את המשטח כולו ולהפוך את הסרט יותר בחוזקה למצע.</li>
		<li>מקם את הדגימה בארון יבש אלקטרוניים לפחות 8 שעות לפני המעבר לשלב הבא.</li>
		<li>למלא שני ספלים שונים 250 מ עם אצטון. לטבול את הדגימה מצורפים עם הסרט PMMA/TMD ברצף אל שני ספלים שונים מלא עם אצטון עבור 50 ו- 10 דקות, בהתאמה, כדי להסיר את השכבה העליונה PMMA.</li>
		<li>הגדר את הערוץ טרנזיסטור באמצעות פוטוליתוגרפיה רגיל ואיכול15,16,17. חזרה-שער MoS2 טרנזיסטורים2/MoS2 הטרו-מבנה WS מפוברק15,16,17בקרב אנשי עסקים ותיירים כאחד. ערוץ האורך והרוחב של המכשירים הם μm 5 ו 150, בהתאמה.</li>
		<li>השתמש מכשיר sourcemeter ערוץ כפול מערכת למדידת זרם-מתח מאפייני הטרנזיסטורים15,16,17.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Moldt, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-Yield+Production+and+Transfer+of+Graphene+Flakes+Obtained+by+Anodic+Bonding%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">High-Yield Production and Transfer of Graphene Flakes Obtained by Anodic Bonding.</a> ACS Nano. 5, 7700-7706 (2011).</li>
<li>Choi, W., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201201909/abstract">High-Detectivity Multilayer MoS2 Phototransistors with Spectral Response from Ultraviolet to Infrared.</a> Adv. Mater. 24, 5832-5836 (2012).</li>
<li>Liu, H., Neal, A. T., Ye, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Channel+Length+Scaling+of+MoS2+MOSFETs%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Channel Length Scaling of MoS2 MOSFETs.</a> ACS Nano. 6, 8563-8569 (2012).</li>
<li>Wang, Q. H., Kalantar-Zadeh, K., Kis, A., Coleman, J. N., Strano, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electronics+and+optoelectronics+of+two-dimensional+transition+metal+dichalcogenides%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Nanotechnol%22%5BJournal%5D)">Electronics and optoelectronics of two-dimensional transition metal dichalcogenides.</a> Nat. Nanotechnol. 7, 699-712 (2012).</li>
<li>Radisavljevic, B., Radenovic, A., Brivio, J., Giacometti, V., Kis, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single-layer+MoS2+transistors%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Nanotechnol%22%5BJournal%5D)">Single-layer MoS2 transistors.</a> Nat. Nanotechnol. 6, 147-150 (2011).</li>
<li>Lee, Y. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+Large-Area+MoS2+Atomic+Layers+with+Chemical+Vapor+Deposition%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Synthesis of Large-Area MoS2 Atomic Layers with Chemical Vapor Deposition.</a> Adv. Mater. 24, 2320-2325 (2012).</li>
<li>Yu, Y., Li, C., Liu, Y., Su, L., Zhang, Y., Cao, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+Scalable+Synthesis+of+Uniform%2C+High-Quality+Monolayer+and+Few-layer+MoS2+Films%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Rep%22%5BJournal%5D)">Controlled Scalable Synthesis of Uniform, High-Quality Monolayer and Few-layer MoS2 Films.</a> Sci. Rep. 3, 1866(2013).</li>
<li>Ling, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+the+Seeding+Promoter+in+MoS2+Growth+by+Chemical+Vapor+Deposition%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Role of the Seeding Promoter in MoS2 Growth by Chemical Vapor Deposition.</a> Nano Lett. 14, 464-472 (2014).</li>
<li>Lee, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+wafer-scale+uniform+molybdenum+disulfide+films+with+control+over+the+layer+number+using+a+gas+phase+sulfur+precursor%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Synthesis of wafer-scale uniform molybdenum disulfide films with control over the layer number using a gas phase sulfur precursor.</a> Nanoscale. 6, 2821-2826 (2014).</li>
<li>Lin, M. Y., Su, C. F., Lee, S. C., Lin, S. Y. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.4883359">The Growth Mechanisms of Graphene Directly on Sapphire Substrates using the Chemical Vapor Deposition.</a> J. Appl. Phys. 115, 223510(2014).</li>
<li>Wu, C. R., Chang, X. R., Chang, S. W., Chang, C. E., Wu, C. H., Lin, S. Y. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0022-3727/48/43/435101/meta">Multilayer MoS2 prepared by one-time and repeated chemical vapor depositions: anomalous Raman shifts and transistors with high ON/OFF ratio.</a> J. Phys. D Appl. Phys. 48, 435101(2015).</li>
<li>Li, M. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Epitaxial+growth+of+a+monolayer+WSe2-MoS2+lateral+p-n+junction+with+an+atomically+sharp+interface%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Epitaxial growth of a monolayer WSe2-MoS2 lateral p-n junction with an atomically sharp interface.</a> Science. 349, 524-528 (2015).</li>
<li>Zhan, Y., Liu, Z., Najmaei, S., Ajayan, M. P., Lou, J. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.201102654/abstract">Large-area vapor-phase growth and characterization of MoS2 atomic layers on a SiO2 substrate.</a> Small. 8, 966(2012).</li>
<li>Woods, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.5b06126">One-Step Synthesis of MoS2/WS2 Layered Heterostructures and Catalytic Activity of Defective Transition Metal Dichalcogenide Films.</a> ACS Nano. 10, 2004-2009 (2016).</li>
<li>Wu, C. R., Chang, X. R., Wu, C. H., Lin, S. Y. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28176836">The Growth Mechanism of Transition Metal Dichalcogenides using Sulfurization of Pre-deposited Transition Metals and the 2D Crystal Hetero-structure Establishment.</a> Sci. Rep. 7, 42146(2017).</li>
<li>Chen, K. C., Chu, T. W., Wu, C. R., Lee, S. C., Lin, S. Y. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6463/aa52b6/pdf">Layer Number Controllability of Transition-metal Dichalcogenides and The Establishment of Hetero-structures using Sulfurization of Thin Transition Metal Films.</a> J. of Phys. D: Appl. Phy. 50, 064001(2017).</li>
<li>Wu, C. R., Chang, X. R., Chu, T. W., Chen, H. A., Wu, C. H., Lin, S. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Establishment+of+2D+Crystal+Heterostructures+by+Sulfurization+of+Sequential+Transition+Metal+Depositions%3A+Preparation%2C+Characterization%2C+and+Selective+Growth%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Establishment of 2D Crystal Heterostructures by Sulfurization of Sequential Transition Metal Depositions: Preparation, Characterization, and Selective Growth.</a> Nano Lett. 16, 7093-7097 (2016).</li>
<li>Lin, M. Y., et al. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.4893448">Toward epitaxially grown two-dimensional crystal hetero-structures: Single and double MoS2/graphene hetero-structures by chemical vapor depositions.</a> Appl. Phys. Lett. 105, 073501(2014).</li>
<li>Lee, C., Yan, H., Brus, L. E., Heinz, T. F., Hone, J., Ryu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anomalous+Lattice+Vibrations+of+Single+and+Few-Layer+MoS2%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Anomalous Lattice Vibrations of Single and Few-Layer MoS2.</a> ACS Nano. 4, 2695-2700 (2010).</li>
<li>Chen, K. C., Chu, T. W., Wu, C. R., Lee, S. C., Lin, S. Y. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/2053-1583/aa75a7">Atomic Layer Etchings of Transition Metal Dichalcogenides with Post Healing Procedures: Equivalent Selective Etching of 2D Crystal Hetero-structures.</a> 2D Mater. 4, 034001(2017).</li>
</ol>

המחברים אין לחשוף.

לעומת חומרים מוליכים למחצה קונבנציונלי כגון סי GaAs, היתרון של חומרים 2D עבור התקן יישומים טמונה האפשרות של ייצור ההתקן עם גופי רזה מאוד עד כמה שכבות אטומיות. כאשר תעשיית סי מקדמות לתוך < 10 ננומטר טכנולוגיית צומת, יחס גבוה של Si סנפיר FET יגרום הארכיטקטורה התקן מתאים ליישומים מעשיים. לכן, חומרים 2D הופיעו בשל הפוטנציאל שלהם כדי להחליף סי ליישומים מכשיר אלקטרוני.
למרות החומר 2D הכי נחקרות, גרפן, צפוי להציג ערכי ניידות גבוהה, טבעה bandgap אפס הובילה למצב לא פעיל עבור הטרנזיסטורים גראפן. במקרה ז...

אחת הגישות הנפוצות להשיג קריסטל 2D סרטים היא באמצעות קילוף מכני בצובר חומרים1,2,3,4,5. למרות קריסטל 2D סרטים עם גבישי באיכות גבוהה ניתן להשיג בקלות באמצעות שיטה זו, קריסטל 2D מדרגי הסרטים אינם זמינים דרך גישה זו, המהווה חסרון עבור יישומים מעשיים. זה הוכח בפרסומים קודמים כי שימוש בתצהיר אדים כימיים (CVD), קריסטל 2D שטח גדול ואחידה הסרטים יכולים להיות מוכן6,-7,-8,-9. הצמיחה ישירה של גראפן על מצעים ספיר, שכבה-מספר-לשליטה MoS2 סרטים שהוכנו על ידי חוזר מחזור הצמיחה באותו הם גם הפגינו באמצעות10,11טכניקה צמיחה CVD. בפרסום זה התבצעה אחת, בתוך מטוס WSe2/MoS2 הטרו-מבנה פתיתי הם גם מפוברק באמצעות טכניקה צמיחה12CVD. הטכניקה צמיחה CVD אמנם מבטיח במתן קריסטל 2D מדרגי סרטים, החיסרון העיקרי של טכניקה זו הצמיחה הוא שיש סימנים מקדימים שונים להיות ממוקם על 2D הקריסטלים השונים. התנאים צמיחה גם להשתנות בין 2D הקריסטלים השונים. במקרה זה, ההליכים הצמיחה יהפוך מורכב יותר כאשר הביקוש גדל קריסטל 2D הטרו-מבנים.
לעומת הטכניקה צמיחה CVD, sulfurization של מתכות מעבר מראש הופקדו סרטים סיפקה גישה צמיחה דומה אבל הרבה יותר פשוט TMDs13,14. מאז ההליך צמיחה כרוך רק התצהיר מתכת, ההליך sulfurization הבא, זה אפשרי לגדול TMDs שונים דרך אותם הליכים צמיחה. מצד שני, בקירות וצפיות מספר שכבות של 2D הקריסטלים יכול להיעשות גם על ידי שינוי את עוביים מתכות מעבר הפקיד מראש. במקרה זה, צמיחה אופטימיזציה שכבה מספר שליטה עד שכבה אחת נדרשים עבור TMDs שונה. הבנת מנגנוני גדילה הוא גם מאוד חשוב להקמת מסובך TMD הטרו-מבנים בשיטה זו.
זה נייר, מוס2 ו- WS2 סרטים מוכנים תחת נהלים דומים צמיחה של העדות מתכת ואחריו ההליך sulfurization. עם התוצאות המתקבל את sulfurization של סרטים מו תחת תנאים מספיקים, חסר גופרית, שני מנגנונים הצמיחה הם נצפו במהלך הליך sulfurization15. תחת התנאי מספיק גופרית, ניתן לקבל סרט2 מוס אחיד, שכבה-מספר-לשליטה לאחר ההליך sulfurization. כאשר המדגם הוא sulfurized בתנאי חסר גופרית, הגפרית רקע אינה מספיקה ליצור סרט2 MoS מלאה כך מו תחמוצת סגרגציה של coalescence יהיה המנגנון השולט בשלב צמיחה מוקדם. ניתן להשיג דגימה עם מו תחמוצת אשכולות מכוסה על ידי כמה שכבות של מוס2 לאחר הליך sulfurization15. באמצעות התצהיר מתכת רציפים ונהלים sulfurization הבאים, WS2/MoS2 אנכי הטרו-מבנים עם שכבה מספר בקירות וצפיות עד שכבה אחת ניתן להכין15,16. בעזרת טכניקה זו, מדגם מתקבל על מצע ספיר יחיד לארבעה אזורים: (I) ריק המצע ספיר, (II) עצמאי MoS2, WS (III)2/MoS2 הטרו-מבנה ו (IV) עצמאי WS217 . התוצאות מדגימים כי הטכניקה הצמיחה יש יתרון להקמת הטרו-מבנה גבישי 2D אנכי והוא מסוגל צמיחה סלקטיבית. ההופעות התקן המשופרת של קריסטל 2D הטרו-מבנים יציינו את הצעד הראשון לקראת יישומים מעשיים של 2D הקריסטלים.

<table><tbody><tr><td>מערכת מקרטעת RF</td><td>Kao Duen Technology</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>תנור לגופרית</td><td>יצירת ננו טכנולוגיות</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>פולימתיל מתאקרילט (PMMA)</td> <td>Microchem</td><td>8110788</td><td>דליק</td></tr><tr><td>KOH, > 85%</td> <td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>30603</td><td></td></tr><tr><td>אצטון, 99.5%</td> <td>הד כימי</td><td>CMOS110</td><td></td></tr><tr><td>גופרית (S), 99.5%</td> <td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>13803</td><td></td></tr><tr><td>מוליבדן (Mo), 99.95%</td> <td>Summit-Tech</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>טונגסטן (W), 99.95%</td> <td>Summit-Tech</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>C-plane Sapphire Substrate</td><td>Summit-Tech</td><td>X171999</td><td>(0001) &plusmn; 0.2 & deg; צד אחד מלוטש</td></tr><tr><td>300 ננומטר SiO2/Si מצע</td><td>Summit-Tech</td><td>2YCDDM</td><td>מצע Si מסוג P, התנגדות: 1-10 &Omega; &middot; ס"מ.</td></tr><tr><td>מחזיק לדוגמא (מערכת מקרטעת)</td> <td>טכנולוגיית Kao Duen N</td><td>/A</td><td>חומר קרמי</td></tr><tr><td>משאבה מכנית (מערכת מקרטעת)</td> משאבת דיפוזיה <td>Ulvac</td><td>D-330DK</td><td></td></tr><tr><td>(מערכת מקרטעת)</td> <td>Ulvac</td><td>ULK-06A</td><td></td></tr><tr><td>בקר זרימת מסה</td><td>Brooks</td><td>5850E</td><td>זרימת הארגון המקסימלית היא 400 מ"ל לדקה</td></tr><tr><td>גלגל ידני שסתום פופ זווית</td><td>קינג לאי</td><td></td><td>טווח ואקום N / A בין 2500 ~ 1 & פעמים; 10-8</td></tr><tr><td>מערכת מדידת torr Raman</td><td>Horiba</td><td>Jobin Yvon LabRAM HR800</td><td></td></tr><tr><td>מיקרוסקופ אלקטרונים שידור</td><td>Fei</td><td>Tecnai G2 F20</td><td></td></tr><tr><td>צלחת פטרי</td><td>עבור Yi</td><td>N / A</td><td></td></tr><tr><td>פינצטה</td><td>ונוס</td><td>2A</td><td></td></tr><tr><td>ארון יבש דיגיטלי</td><td>Jwo Ruey טכני</td><td>DRY-60</td><td></td></tr><tr><td>מד מקור מערכת דו-ערוצי</td>, <td>Keithley</td><td>2636B</td><td></td></tr></tbody></table>

הכנת שטח גדול אנכי 2d קריסטל הטרו-מבנים באמצעות sulfurization של מתכות מעבר סרטים עבור ייצור המכשיר

Preparation of Large-area Vertical 2D Crystal Hetero-structures Through the Sulfurization of Transition Metal Films for Device Fabrication

אנחנו הדגימו כי דרך sulfurization של מתכות מעבר סרטים כמו מוליבדן (מו) ו טונגסטן (W), שטח גדול אחיד מתכות מעבר dichalcogenides (TMDs) MoS2 , WS2 ניתן להכין על מצעים ספיר. על ידי שליטה על סרט מתכת בעוביים, בקירות וצפיות מספר טוב שכבה, עד שכבה אחת של TMDs, ניתן להשיג בעזרת טכניקה זו הצמיחה. על סמך התוצאות המתקבלות מהסרט מו sulfurized בתנאי חסר גופרית, ישנם שני מנגנונים של צמיחה2 MoS מישורי (א) ו- (ב) מו תחמוצת סגרגציה נצפתה במהלך ההליך sulfurization. כאשר הגפרית רקע מספיקה, מישורי TMD הצמיחה היא מנגנון הצמיחה הדומיננטי, אשר תגרום בסרט2 של מוס אחיד לאחר ההליך sulfurization. אם הגפרית רקע שבפיהם, מו תחמוצת סגרגציה יהיה מנגנון הצמיחה הדומיננטי בשלב ההתחלתי של ההליך sulfurization. במקרה זה, ניתן להשיג את הדגימה עם מו תחמוצת אשכולות מכוסה עם כמה שכבת מוס2 . לאחר התצהיר מו רציפים/sulfurization ונהלים W התצהיר/sulfurization, אנכי WS2/MoS2 הטרו-מבנים נוצרים בעזרת טכניקה זו הצמיחה. פסגות ראמאן המתאים WS2 ו- MoS2, בהתאמה ומספר זהה שכבה של הטרו-המבנה עם הסיכום של חומרים 2D בודדים אישרו הקמת מוצלחת קריסטל 2D אנכי הטרו-מבנה. לאחר העברת WS2/MoS2 סרט על גבי מצע /Si2SiO עם אלקטרודות מראש עם תבנית מקור/ניקוז, טרנזיסטור התחתון-שער מפוברק. לעומת ה טרנזיסטור עם רק MoS2 ערוצים, הזרמים ניקוז גבוהה יותר של המכשיר עם WS2/MoS2 הטרו-מבנה שכישוריי כי עם כניסתה של קריסטל 2D הטרו-מבנים, מכשיר מעולה ניתן להשיג ביצועים. התוצאות חשפו את הפוטנציאל של טכניקה זו צמיחה עבור היישום המעשי של 2D הקריסטלים.

את ספקטרום ראמאן ותמונות HRTEM חתך הרוחב של מוס בודדים2 ו- WS2 המציא את sulfurization של מתכות המעבר הפקיד מראש באמצעות מוצגים איור 1a-b17, בהתאמה. שתי פסגות ראמאן האופיינית שנצפו MoS2 והן WS2, אשר תואמות את תוך מטוס <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56494/56494eq1.jpg"> ו- out-של-המטוס1 g פונון מצבי רטט ב 2D הקריסטלים. הפרש תדר Δk של שתי פסגות ...

דרך sulfurization של מתכות המעבר מראש הופקדו, קריסטל 2D שטח גדול ואנכי הטרו-מבנים יכול להיות מפוברק. הסרט העברת ונהלים ייצור המכשיר מודגמות גם בדו ח זה.

הכנת שטח גדול אנכי 2D קריסטל הטרו-מבנים באמצעות Sulfurization של מתכות מעבר סרטים עבור ייצור המכשיר

We have demonstrated that through the sulfurization of transition metal films such as molybdenum (Mo) and tungsten (W), large-area and uniform transition ...

המטרה הכוללת של טכניקת גידול זו היא להקים הטרו-מבנים גבישים דו-ממדיים אנכיים מורכבים, עם שליטה טובה על מספר השכבות הדו-ממדיות, תוך שימוש בהליכי גידול דומים לכל חומר. היתרון העיקרי של טכניקה פשוטה זו הוא שהיא משתמשת בהליכי גידול דומים עבור חומרים דו-ממדיים שונים ויש לה יכולת שליטה טובה במספר השכבות. טכניקה זו יכולה לעזור לחקור יישומים מעשיים של מבנים הטרוסקופיים של חומרים דו-ממדיים אנכיים מכיוון שהיא יכולה לייצר מבני גביש דו-ממדיים אנכיים גדולים יותר עם תכונות טרנזיטור משופרות בהשוואה למבני חומר בודדים.כדי להתחיל בהליך, הרכיב מצע ספיר נקי במישור C של שני סנטימטר על שני סנטימטר על שלב הדגימה של מערכת מקרטעת RF, כאשר הצד המלוטש פונה למטרת המוליבדן. שאבו את תא הדגימה לשלוש פעמים 10 עד ששת הטורות השליליות. הזרקו גז ארגון למערכת במהירות של 40 מיליליטר לדקה וודאו שלחץ התא יציב בחמש פעמים 10 לשני הטורסים השליליים.הדליקו את הפלזמה והגדירו את תפוקת הכוח ל-40 וואט. הפחת את לחץ התא לחמש פעמים 10 לשלושת הטורים השליליים. לאחר מכן, פתח ידנית את תריס המטרה של מוליבדן והפקיד את המתכת למשך 30 שניות.ודא שתפוקת הכוח נשארת קבועה לאורך כל התצהיר. לאחר סיום ההתזה, הנח את המצע במחזיק דגימה של ליטר כשסרט המתכת פונה כלפי מעלה. הגדר את המצע במרכז אזור החימום של תנור צינור מכויל.מניחים 1.5 גרם אבקת גופרית בסירת חימום אלומינה. הנח את הסירה שני סנטימטרים במעלה הזרם של אזור החימום כך שטמפרטורת הגופרית תהיה 120 מעלות צלזיוס כאשר המצע יגיע ל 800 מעלות צלזיוס. סגור ושאב את התנור לחמש פעמים 10 לשלושת הטורים השליליים.לאחר מכן, הזרימו גז ארגון דרך התנור במהירות של 130 מיליליטר לדקה. ודא שלחץ התנור מתייצב על 0.7 טורים. רמפה את התנור מטמפרטורת החדר ל 800 מעלות צלזיוס ב -20 מעלות צלזיוס לדקה.החזק את התנור על 800 מעלות צלזיוס עד שהגופרית התאדה במלואה. לאחר מכן, כבו את חום התנור ואפשרו למצע להתקרר לטמפרטורת החדר תחת זרימת ארגון. לאחר מכן, הרכיב את המצע במערכת התזת RF כאשר סרט המוליבדן דיסולפיד פונה למטרת הטונגסטן.רססו טונגסטן מקרטע על המצע למשך 30 שניות תוך שימוש באותן הגדרות כמו עבור מוליבדן. הנח את המצע המצופה טונגסטן במרכז אזור חימום התנור וגרם אחד של אבקת גופרית שני סנטימטרים במעלה הזרם של אזור החימום. גופרית את סרט הטונגסטן באמצעות אותם פרמטרים כמו עבור סרט המוליבדן.כדי להתחיל בהעברת הסרט הדק, יש לסובב שלוש טיפות של פולימתיל מתאקרילט על סרט דיכלקוגניד מתכת מעבר מוכן למשך 10 שניות כל אחת ב-500 ו-800 סיבובים לדקה. רפאו את ה-PMMA ב-120 מעלות צלזיוס למשך חמש דקות. לאחר מכן, הניחו את המצע המצופה PMMA בצלחת פטרי מלאה במים נטולי יונים.השתמש בפינצטה עם קצוות עגולים ושטוחים כדי לקלף בזהירות פינה אחת של ה-PMMA עם סרט ה-TMD המצורף מהמצע. העבירו את המצע לתמיסת אשלגן הידרוקסיד מימית טוחנת אחת המחוממת ל -100 מעלות צלזיוס. מקלפים לאט ובזהירות את כל סרט ה-PMMA TMD מהמצע באמצעות פינצטה.קחו את סרט ה-PMMA TMD מתמיסת האשלגן הידרוקסיד עם מצע ספיר נקי נוסף כשהצד המלוטש פונה לסרט. העבירו את הסרט לכוס מים נטולי יונים. העבירו את הסרט למים טריים נטולי יונים שלוש פעמים נוספות באותו אופן, כדי להבטיח ששאריות אשלגן הידרוקסיד יוסרו לחלוטין.לאחר מכן, השג סיליקון דו חמצני מסוג P בעובי 300 ננומטר על מצע סיליקון בדוגמת אלקטרודות טיטניום או זהב. טבלו את המצע המעוצב בכוס הסופית של מים נטולי יונים והצמידו בזהירות את סרט ה-TMD למצע. אופים את המצע עם הסרט המצורף בחום של 100 מעלות צלזיוס למשך שלוש דקות כדי לאדות את המים.כסו את משטח המצע ב-PMMA כדי להבטיח שהסרט מחובר היטב למצע. יבש את המצע בארון ייבוש אלקטרוני למשך שמונה שעות. לאחר מכן, הסר את שכבת ה-PMMA והשתמש בפוטוליתוגרפיה ובתחריט יונים תגובתי כדי לייצר טרנזיסטור הטרו-מבנה TMD.מנגנון הגופרית של מוליבדן נבדק באמצעות HRTEM. בתנאים עשירים בגופרית, הגופרית החליפה במהירות את החמצן של תחמוצות המוליבדן, ובסופו של דבר יצרה סרט אחיד עם מספר שכבות הניתן לשליטה. הפרדה והתלכדות של תחמוצת מוליבדן הייתה מנגנון הצמיחה המוקדם הדומיננטי בתנאים של מחסור בגופרית.ספקטרוסקופיה של רמאן של סרטי מוליבדן דיסולפיד וטונגסטן דיסולפיד בודדים הראתה כל אחד שתי פסגות אופייניות. HRTEM הראה חמש שכבות מוליבדן דיסולפיד וארבע שכבות טונגסטן דיסולפיד. שקיעת מתכת רציפה הביאה למבנה הטרו-אנכי של טונגסטן דיסולפיד מוליבדן דיסולפיד.שתי קבוצות הפסגות האופייניות ניכרו בספקטרום הראמן. היווצרות מבנה הטרו-מבנה אנכי של TMD נתמכה על ידי תחריט אטומי חוזר ונשנה של שכבות טונגסטן דיסולפיד בודדות עד שנותר רק מוליבדן דיסולפיד. טרנזיסטור המיוצר עם מבנה הטרו-הטרו-מבנה יחיד של טונגסטן דיסולפיד מוליבדן דיסולפיד הראה זרם ניקוז גדול משמעותית בהשוואה לטרנזיסטור המיוצר עם מוליבדן דיסולפיד בלבד.לטרנזיסטור ההטרו-מבנה היחיד היה ערך ניידות אפקט שדה גבוה יותר, שיכול היה להיות תוצאה של הזרקת אלקטרונים מטונגסטן דיסולפיד למוליבדן דיסולפיד ומערוצים עם ריכוזי אלקטרונים גבוהים יותר בשיווי משקל תרמי. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד להשתמש בציוד ובנהלים המוצגים כדי ליצור בקלות מבנים הטרו-ממדיים אנכיים של חומרים דו-ממדיים עבור יישומי מכשירים שונים. בעת שימוש בפרוטוקול זה, עליך רק לייעל את כוחות המקרטע, זמני המיקום וטמפרטורות ההפרדה עבור הציוד שלך כדי להשיג חומרים דו-ממדיים ומבנים הטרוסקופים באיכות גבוהה.

preparation-large-area-vertical-2d-crystal-hetero-structures-through

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

שיטה לגידול של ננו-צינורות פחמן מיושרים אנכית בטמפרטורה נמוכה, וייצור לאחר מכן של מבני בדיקה חשמליים אנכיים באמצעות ייצור מוליכים למחצה.

המצאה של טמפרטורה נמוכה חיבורים אנכיים-צינורות פחמן תואם עם סמיקונדקטור טכנולוגיה

אנו מתארים את המתודולוגיה של פילינג מכני ושקיעה של פתיתים של חומרים חדשים בגודל מיקרון על המצע, ייצור מבני מכשירים ניסיוניים לניסויי תחבורה, ומדידת המגנטוטרנספורט בקריוסטט מחזור סגור של הליום יבש בטמפרטורות של עד 0.300 K ושדות מגנטיים עד 12 T.

שיטות ניסיוניות מתקדמות לטמפרטורה נמוכה Magnetotransport מדידה של חומרים חדשים

תחמוצת אבץ טורי מבנים בצורת מוטות הם מסונתז דרך בתצהיר אדים כימיים בסיוע תרסיס ללא השימוש של חלקיקי הזרז-זרע הפקיד מראש. שיטה זו היא מדרגית ותואמת סובסטרטים שונים על בסיס סיליקון, קוורץ או פולימרים.

תרסיס בסיוע בתצהיר אדים כימיים של תחמוצת מתכת מבנים: תחמוצת אבץ מוטות

כאן, אנו מציגים פרוטוקול כדי לקבוע את מספר הספק במוצקים באמצעות האלקטרוליט.

פקד שדה חשמלי של הברית אלקטרונית ב- WS Nanodevices2 מאת אלקטרוליט Gating

כאן, אנו מציגים אחד-סיר, המעבר-מתכת נטול סינתזה של תיולים ועורר thioesters הלידים ארומטי, נתרן thiomethoxide, ואחריו את הכנת גבישים יחיד של רשת מתכת-dithiolene באמצעות תיול מינים מקומיים בתוך מ thioester צייתן ויציבה יותר.

סינתזה של אבן בניין תיול עבור התגבשויות של מסגרת מתכת Gyroidal-גופרית מוליכים למחצה

המאמר שואפת להציג את הליך ייצור סטנדרטי ואמין לפיתוח עתידי נמוך nanoelectronics תלת-ממדי.

שיטה סטנדרטית ואמינה כדי לפברק Nanoelectronics דו מימדי

גישה פשוטה, הדירים רב-תכליתי לסינתזה של ממברנות מסגרת מתכת-אורגנית polycrystalline intergrown, על מגוון רחב של יאומתו נקבובי ותומך שאינו נקבובי מוצג.

התגבשות electrophoretic של ממברנות זגוגית ביצועים גבוהים מסגרת מתכת-אורגני

בעבודה זו אנו מתארים טכניקה המשמשת ליצירת קריסטלים חדשים (ואן דר וואלס הטרובנים) על ידי הערמה של חומרים דו-ממדיים שכבתית באולטרסאונד עם שליטה מדויקת על המיקום ועל אוריינטציה יחסית.

בדיית ואן דר ואלס הטרובנים עם יישור סיבוב מדויק

עבודה זו מציגה פרוטוקול מפורט עבור microfabrication של nanostructured α-קוורץ cantilever על מצע טכנולוגי סיליקון-On-Insulator (SOI) החל הצמיחה האפיטאקסיאלית של סרט קוורץ עם שיטת ציפוי לטבול ולאחר מכן ננו-מבנה של הסרט הדק באמצעות ליטוגרפיה nanoimprint.

Epitaxial ננו מובנה α-קוורץ סרטים על סיליקון: מהחומר למכשירים חדשים

מחקר זה מציג מתודולוגיית ייצור נטולת שאריות לייצור פתיתים בודדים של חומרים דו-ממדיים והרכבתם למבנים הטרו-ממדיים מורכבים תוך שימוש באינטראקציות ואן דר ואלס בלבד. הטכניקה מבטלת את הצורך בחומרים חיצוניים ובתנאי ניסוי ספציפיים, ומאפשרת הרכבות הטרו-מבניות מורכבות באמצעות תהליכי ערימה מלמטה למעלה, מלמעלה למטה ומודולריים.

ייצור ללא שאריות של מבנים הטרו-ממדיים של ואן דר ואלס מחומרים דו-ממדיים

שיטת החישול הדו-תרמית מאפשרת ייצור של סרטים דקים של סיליקון קלטרט מוליכים למחצה מסוג II. בוצעו טיפולים לאחר סינתזה, כולל לחיצה תרמית ותחריט יונים תגובתי, כדי לשפר את תכונות החומר. גישה זו מספקת מסלול נגיש לייצור סרטי קלטראט ניתנים לכוונון המתאימים להתקנים אלקטרוניים ופוטוניים של הדור הבא.

ייצור ואופטימיזציה של סרטי סיליקון קלטרט מסוג II

למד שיטת גידול ליצירת הטרו-מבנים אנכיים דו-ממדיים גדולים באמצעות סולפוריזציה של סרטי מתכות מעבר. הטכניקה מאפשרת שליטה מדויקת במספר השכבות ומייצרת טרנזיסטורים עם ביצועים משופרים.

הכנת שטח גדול אנכי 2D קריסטל הטרו-מבנים באמצעות Sulfurization של מתכות מעבר סרטים עבור ייצור המכשיר

גלה סרטונים נוספים