우리는 두께가 다른 몰리브덴 디셀레나이드(MoSe2) 층 반도체 나노 구조의 장치 제조 및 전기적 특성화에 대한 접근 방식을 설명합니다. 또한, 백금(Pt)을 접촉 금속으로 사용하는 집속 이온 빔 증착 방법에 의한 MoSe2층 나노결정용 옴 접촉의 제조에 대해 설명합니다.
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이 논문에서
요약
초록
가공이 쉬운 2 차원 구조를 갖는 층 반도체는 차세대 초박형 유연한 광자 및 전자 디바이스의 개발에 대한 새로운 방향을 제시 간접 투 직접 밴드 갭 전환 및 우수한 트랜지스터 성능을 나타낸다. 향상된 발광 양자 효율이 원자 적으로 널리 얇은 2D 결정에서 관찰되었다. 그러나, 양자 구속 두께 이후 또는 심지어 마이크로 미터 스케일의 치수 효과가 기대되지 않고, 거의 관찰되지 않았다. 이 연구에서, 몰리브덴 diselenide (모스 2) 2 차원 또는 4 단자 소자로서 제작 하였다 6-2,700 nm의 두께의 범위로 결정 층을 포함한다. 오믹 접촉 형성이 성공적 콘택트 금속으로서 백금 (백금)를 사용하여 집속 이온 빔 (FIB) 퇴적 법에 의해 달성되었다. 다양한 두께와 레이어 결정 다이 싱 테이프를 사용하여 간단한 기계적인 각질 제거를 통해 제조 하였다. 전류 - 전압 곡선 measuremenTS는 나노 결정 층의 전도도 값을 결정하기 위해 수행되었다. 또, 고분해능 투과형 전자 현미경은, 선택된 영역의 전자 회절, 및 에너지 분산 형 X 선 분광법 FIB-제조 모스 2 장치의 금속 - 반도체 콘택의 계면의 특성을 이용 하였다. 방법을 적용한 후, 모스 2 -layer 반도체 용 넓은 두께 범위에서 실질적인 두께 의존성 전기 전도도가 관찰되었다. 2,700에서 6 nm의 두께의 감소와 함께 - 1 1cm - 전도도는 1500 Ω 4.6에서 크기의 두 개의 원 이상 구매시 증가했다. 또한, 온도 의존성 전도성 얇은 모스 2 다층막은 벌크들 (36-38 meV 인)보다 상당히 작다 meV 인 3.5에서 8.5 사이의 활성화 에너지, 상당히 약한 반도체 성 거동을 나타내 것으로 나타났다. ProbaBLE면 지배적 수송 특성 및 모스 2 고 표면 전자 농도의 존재가 제안되어있다. 유사한 결과가도 2 및 MOS 등 WS 2 층과 같은 다른 반도체 재료를 얻을 수있다.
서론
이러한 MOS 2 모스 2, WS 2, WSE 2 같은 전이 금속 dichalcogenides (TMDS)은, 관심 2 차원 층상 구조 및 반도체 특성을 가지고 1-3. 최근에 과학자들은 MOS (2)의 단층 구조로 인해 양자 구속 효과에 실질적으로 향상된 발광 효율을 나타낸다는 것을 발견했다. 새로운 다이렉트 밴드 갭 반도체 재료의 발견은 상당한 관심을 끌고있다 4-7. 또한, TMDS의 쉽게 박리 층 구조는 2D 물질의 기본적인 성질을 연구하기위한 우수한 플랫폼이다. 밴드 갭이없는 금속 그라 달리 TMDS 내재 반도체 특성을 가지고, 1-2 1,3,8 eV의 범위의 밴드 갭을 갖는다. TMDS 9의 삼원 계 화합물 및 그래 핀과 이들 화합물의 통합 가능성 차원 구조를 제공하는 전례 OPPortunity은 초박형 및 유연한 전자 장치를 개발.
모세 2 18 - 1 약 50cm 2 V - 1 초 - 1 초 - 1
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프로토콜
모세 2 층 크리스탈 (그림 1의 1 단계 참조) 1. 구조 특성
- XRD 측정 절차
- 또는 홀더 (석영 분말과 바인더를 혼합하고, 슬라이드 글래스에 도말 하였다) 결정 분말 (5 × 5 × 0.1 X 10 X 0.5 mm 3의 크기 범위로) 모스 2 층 크리스탈 마운트.
- 홀더 표면에 결정 층의 표면과 평행하게되도록하여 슬라이드 글래스 홀더를 누른다.
- 회절에 샘플 홀더를 넣습니다.
- 회절의 문을 닫습니다.
- 제조업체의 지침에 따라 빔 라인을 보정합니다.
- 입력 측정 등이 주사 범위 (10 ~ 80 °) 등의 파라미터, 증분 (0.004 °), 및 유지 시간 (0.1 초).
- 회절에 연결된 컴퓨터에 DIFFRAC.Measurement 센터 프로그램을 시작하고 제조업체의 프로토에 따라 데이터와 이름 데이터 파일을 저장안부.
- 소프트웨어를 사용하여 회절 피크의 위치를 식별하여 XRD 패턴을 분석하고 모스 2 층의 결정 (32, 33) 중 하나의 방향의 평면 아웃 및 단일 결정 품질을 확인 JCPDS 카드 데이터베이스의 표준 데이터와 비교 . <....
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결과
두께가 다른 나노 물질 층의 전기 전도도 (G) 및 전도도 (σ)의 결정된 값은 전기 접점의 품질에 크게 의존한다. FIB 증착 제작 된 2 단자 모스의 오믹 컨택 2 장치는 전류 - 전압 (I - V) 측정에 의해 특징 곡선. 실온 I - 두께가 다른 2 단자 모스 2 나노 플레이크 장치 V 곡선은도 2a에 도시되어있다. I - V 곡선은 선형 관계를 따릅니다. 이것은 디바이스 2 모스 오믹 접촉 상태를 확인한다.
. V 곡선 두 ELE 의해 측정 - 네 전극 부분이 상기 장치의 접촉 저항의 잠재적 효과를 배제하기 위해 제작되었다도 2b를하면 I가 전형적인를 도시33 nm의 두께와 .......
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토론
σ 값과 상기 나노 결정 층에서의 사이즈에 대한 의존성의 정확한 결정은 전기 접점의 품질에 크게 의존한다. 금속 전극을 증착에 사용되는 FIB 증착법은 연구 내내 결정적인 역할을 하였다. 에 따른 전기적, 구조 및 조성은 백금 금속 및 모스 (2) 사이의 상기 비정질 도전 합금의 형성에 의해 촉진되었다 모스 2 MOS 2 장치에서, FIB 증착법을 이용하여, 안정적이고, 재현성이 높은 오믹 콘택트의 제조를 분석 레이어 반도체. 높은 캐리어 밀도를 도시 모스 2 표면 결함 합금 구조를 효과적으로 쇼트 키 콘택의 영향을 최소화 할 수있다. 일반적으로 이러한 금속과 반도체 사이의 접촉 절연막에서 발생하는 것으로 간주된다 네이티브 산화물 및 탄화수소와 같은 반도체의 표면 오염물이온 빔 충돌에 의해 제거 될 수있다. 제거는 FIB 증착 제작 된 층의 결정 소자에서 낮은 접촉 저항을 설명 할 수있다.
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공개 사항
저자는 공개할 것이 없습니다.
감사의 글
RSC는 대만 국가과학위원회(NSC)의 프로젝트 NSC 102-2112-M-011-001-MY3의 지원에 감사드립니다. YSH는 프로젝트 NSC 100-2112-M-011-001-MY3에 따른 대만 NSC의 지원에 감사드립니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| HRTEM& SEAD | FEI (http://www.fei.com/products/tem/tecnai-g2/?ind=MS) | Tecnai™ G2 F-20 | |
| SEM& EDS | HITACHI (http://www.hitachi-hitec.com/global/em/sem/sem_index.html) | S-3000H | |
| FIB | FEI (http://www.fei.com/products/dualbeam/versa-3d/) | Quanta 3D FEG | |
| AFM | BRUKER (http://www.bruker.com/products/surface-analysis/atomic-force-microscopy/dimension-icon/overview.html) | Dimension Icon | |
| XRD | Bruker (https://www.bruker.com/products/x-ray-diffraction-and-elemental-analysis/x-ray-diffraction/d2-phaser/learn-more.html) | D2 PHASER X-ray 회절계 | |
| 라만 | Renishaw (http://www.renishaw.com/en/renishaw-enhancing-efficiency-in-manufacturing-and-healthcare--1030) | inVia 라만 현미경 시스템 | |
| Keithley-4200 | keithley ( http://www.keithley.com.tw/products/dcac/currentvoltage/4200scs) | 4200scs | |
| 초저전류 누설 극저온 프로브 스테이션 | Lakeshore Cryotronics (http://www.lakeshore.com/) | TTP4 | |
| 동박 테이프 | 3M (http://solutions.3m.com/wps/portal/3M/en_US/Electronics_NA/Electronics/Products/Product_Catalog/~/3M-Copper-Foil-Shielding-Tape-1182?N=4294300025+5153906&&Nr=AND%28hrcy_id%3A8CQ27CX0WMgs_F2LMWMM6M6_N2RL3FHWVK_GPD0K8BC31gv%29&rt=d) | 1182 | |
| Ag 페이스트 | 웰빙 (http://www.gredmann.com/about.htm) | MS-5000 | |
| Cu 와이어 | Guv 팀 (http://www.guvteam.com) | ICUD0D01N | |
| 다이 싱 테이프 | Nexteck (http://www.nexteck-corp.com/tw/product-tape.html) | 연락처 벤더 | |
| 운모 | Centenary Electronic (http://100y.diytrade.com/sdp/307600/4/pl-1175840/0.html) | T0-200 | |
| 에나멜 와이어 | Light-Tech Electronics (http://www.ltc.com.tw/product_info.php/products_id/57631) | S.W.G #38 |
참고문헌
- Wilson, J. A., Yoffe, A. D. The transition metal dichalcogenides discussion and interpretation of the observed optical, electrical and structural properties. Adv. Phys. 18 (73), 193-335 (1969).
- Ataca, C., Sahin, H., Ciraci, S.
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