Name: 전기 필드 컨트롤의 전해질 게이팅 하 여 WS2 나노 전자 상태 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-04-12T13:30:00.000+00:00
Duration: 10 min 36 s
Description: 학습하세요 전해질 게이팅을 이용해 WS₂ 트랜지스터에서 캐리어 수를 제어하고 전기장 유도 양자 상전이를 달성하는 방법을. 저바이어스 전압에서도 강한 전기장을 생성하여 대규모 캐리어 밀도를 유도하는 이 기법은 초전도성 및 재료 과학 연구에 활용됩니다.

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우리 인정 다음 금융 지원; 에 대 한 특정 특별히 JSP에서 연구 (No. 25000003)를 추진, 위한 선진적인 연구 활동 시작 (No.15H06133) 및 도전 연구 (탐구) (. JP17K18748) 일본의 문 부 과학성에서.

1. WS 2 나노튜브 (국세청) 기판에의 분산
<ol><li>20 분 쥡니다에 의해 WS2 NT 분말 (0.1 mg/mL)에 대 한 적절 한 희석 비율 이소프로필 알콜 (IPA, 농도 99.8% 이상)로 분산. 참고: 오랜 쥡니다 WS2 국세청을 균일 하 게 IPA 액체와 별도 올바른된 개별 WS2 국세청 비정 질 WS2 에서 일시 중단 또는 다른 쓰레기 뿐만 아니라 WS2 국세청에 축적 쓰레기를 제거 하는 데 도움이 표면입니다. 그림 2b WS2 국세청의 마지막 정지를 보여 줍니다. 정지 쥡니다 과정에서 위로 열 될 수 있습니다, 이후 그것은 매 5 분에서 쥡니다 멈추고 1 분 후 쥡니다 계속 좋습니다.</li>
	<li>스핀-코팅 기판에 WS2 국세청 분산 절차.<ol>
<li>Spin coater 기계 및 진공 펌프를 시작 합니다. Si/SiO2 를 넣어 (3000 Å) 척과 수정 80 L/min의 속도 펌프와 진공에 의해 그것의 센터와 20 kPa의 궁극적인 압력에서 기판 (1 ㎝ × 1 ㎝). 참고: 진공 펌프에 연결 하는 척의 센터에 있는 구멍이 있다, 따라서 기판 진공 압력에 의해 고정 (펌핑 속도 80 L/min 이며 궁극적인 압력은 20 kPa). 진공 압력 펌프에 따라 달라질 수 있습니다.</li>
		<li>Spin coater 기계 제어 패널에 의해 절차의 관련 매개 변수를 설정 합니다. 참고: 스핀 코팅 과정 3 단계는: (1) 천천히 처음 3 시간 500 rpm 최대 속도 s, (2) 빠르게 4000 rpm 최대 속도 및 계속 50 s, (3) 천천히 마지막 3 회전 중지 s. 이러한 매개 변수는 spin coater를 사용에 따라 달라질 수 있습니다.</li>
		<li>WS2 NT 기판 정지에 의해 완전히 덮여 때까지 기판에 피 펫 (1.1)에서 만든의 서 스 펜 션의 1 방울 (약 0.01 mL)를 두십시오 (그렇지 않으면, 더 많은 방울을 넣어). 다음 시작 스핀-코팅 (1.2.2)에 관련 된 매개 변수.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. 스카치 테이프 방법을 통해 기판에 얇은 조각의 준비
<ol><li>스카치 테이프에 WS2 (화학 수증기 수송 방법을 통해 성장)의 작은 대량 샘플을 넣어. 스카치 테이프를 접어 하 고 기계적으로 대량에서 얇은 레이어를 벗 겨 지 다 천천히 그것을 전개. 여러 번, exfoliated 샘플 충분히 얇은 때까지이 절차를 반복 합니다. 참고: 그림 2 g , 2 h 표시 WS2 의 작은 대량 샘플 초기 테이프와 마지막 테이프 여러 접는 절차 후 각각.</li>
	<li>거꾸로 기판 위에 스카치 테이프를 붙여, 약간 테이프를 누르고 기판의 상단에서 테이프를 조심 스럽게 제거. 참고: 테이프를 제거한 후 거기 많은 얇은 조각 기판에 남아 있습니다.</li>
</ol>3. 장치 전자 빔 리소 그래피에 의해 제조입니다.
<ol><li>전자 빔 리소 그래피에 대 한 저항을 충당 하기 위해 스핀 코팅 과정.<ol>
<li>따라 (1.2.1)에 설명 된 동일한 스핀 코팅 절차 (1.2.2).</li>
		<li>넣어 한 방울 (약 0.04 mL) polymethyl 메타 크리 레이트 (PMMA)의 한 피 펫에 의해 기판에 기판 PMMA에 의해 완전히 덮여 때까지. 균일 하 게 공기에 노출 되지 않도록 그것을 방지 하기 위해 WS2 샘플에 PMMA를 스핀 코팅 절차를 시작 합니다. 참고: PMMA 전자 빔 리소 그래피에 대 한 저항 중 하나입니다.</li>
		<li>스핀-코팅, 후 기판 180 ° C에서 철판에 넣고 1 분 동안 열. 참고: 이러한 매개 변수는 저항 유형에 따라 달라질 수 있습니다.</li>
	</ol></li>
	<li>광학 현미경으로 샘플 선택입니다.<ol>
<li>광학 현미경과 카메라를 시작 합니다. 무대에는 기판 위에.</li>
		<li>단계를 이동 하 고 적절 한 확대 (20 X)와 함께 기판의 전체 영역을 스캔 반면에 적당 한 크기와 격리 된 샘플을 선택. 참고: 총, 6 ~ 10 격리 샘플 선택할 수 있습니다 일반적으로 1 cm × 1 cm의 각 기판에 대 한.</li>
		<li>각 선택 된 샘플의 5 배, 20 X 100 X의 다른 확대와 함께 사진을 찍어. 그 사진은 각 샘플의 위치를 식별 하는 데 사용 됩니다.</li>
	</ol></li>
	<li>대규모 장치 패턴의 디자인입니다.<ol>
<li>AutoCAD 소프트웨어를 활성화 하 고 기판 격자의 형식을 로드 합니다. (3.2)에서 찍은 사진을 삽입 하 고 크기와 기판에 마크 따라 각 사진의 위치를 식별 합니다.</li>
		<li>1200 µ m의 길이와 큰 광장과 각 샘플을 둘러싸고 해야 300 µ m의 길이와 작은 사각형을 삽입 합니다.</li>
		<li>디자인 샘플 근처 미세 구조를 제외 하면 큰 광장에 게이트, 소스, 드레인, 그리고 다른 패드를 포함 한 대규모 패턴. 소규모 장치 패턴에 대 한 디자인의 최신 과정에서 샘플의 위치를 정확 하 게 식별 하는 샘플에 가까운 디자인 작은 표시 합니다.</li>
		<li>모든 샘플 (3.3.2) (3.3.3)를 반복 합니다.</li>
		<li>각각 각 크고 작은 광장의 중심의 좌표를 기록 합니다.</li>
		<li>삭제 사진, 크고 작은 사각형, 그리고 기판 격자 형식으로 설계 된 큰 패턴 및 작은 삽입. 큰 패턴 및 작은으로 내보낼 dxf 파일, 각각.</li>
	</ol></li>
	<li>첫 번째 전자 빔 리소 그래피입니다.<ol>
<li>무대는 기판 위에 하 고 수정, 무대 기계 전자 빔 리소 그래피의 메인 챔버에 삽입.</li>
		<li>ECA 프로그램 (전자 빔 공정에 사용 되는 파일을 생성 하기 위한 프로그램)을 활성화 합니다. 작은의 리소 그래피에 대 한 300으로 필드 크기를 설정 합니다. Dxf 변환기 도구를 사용 하 여 셀 파일을 dxf 파일을 전송.</li>
		<li>(3.4.2)에서 생성 된 셀 파일을 로드 하 고, 파일 이름을 입력 하 고 원산지를 식별 한 (3.3.5)에서 언급 하는 작은 사각형의 좌표와 포인트를 식별 합니다. 마지막으로, 큰 A의 좌표를 식별 하 고 B 마크와 작은 A와 B는 각 지점에 대 한 표시. 참고: 큰 A와 B 마크 단계 동안 작은 A와 B의 방향을 수정 하는 데 사용 됩니다 마크 소규모 패턴 디자인의 과정에서 디자인된 패턴 및 인쇄 패턴 사이의 불일치를 식별 하는 데 사용 됩니다.</li>
		<li>콘 파일로 파일을 저장 하 고 메인 챔버 내부 압력은 5 x 10-5 아빠 보다 낮은 될 때까지 기다립니다 참고: 전자 빔 높은 에너지 때문에 (50 kV의 가속 전압), 진공의 고품질 필요 하다.</li>
		<li>메인 챔버의 압력 낮은 때 전자 빔 리소 그래피 과정에 대 한 충분 한 전자 빔 제어 프로그램 ESL-7500을 활성화 하 고 이후 전자 총에 설정.</li>
		<li>스캐닝 전자 현미경 (SEM)를 켜고 무대 기판 화면에 위치를 이동. 밝기, 대비, 및 초점을 조정 합니다.</li>
		<li>대형 A와 B의 상대 위치에서 판단 하 여 스테이지의 각도 조정 방향 오류는 5000 X의 확대에서 무시할 때까지 원래 기판에 설계 된 마크. 무대의 방향을 수정 후 등록의 큰 위치 표시.</li>
		<li>전자 빔 리소 그래피;에 대 한의 진폭을 설정 100 pA 작은 리소 그래피입니다. 진폭 조정 위치에 무대를 이동 하 고 자리 모드는 카메라를 선택, 100 pA 암페어 미터 도달할 때까지 전자 빔의 진폭을 변경. 전자 빔의 진폭을 설정한 후 밝기, 대비, 및 초점 조정.</li>
		<li>ECA 프로그램에서 (3.4.4)에 저장 된 부하 콘 파일. 관련 매개 변수를 설정: 2 복용량 시간 300 필드 크기에 대 한 s. 마지막으로 노출 과정을 시작 합니다. 참고: 복용량 시간은 저항에 따라 달라질 수 있습니다.</li>
		<li>전자 빔 제어 프로그램 ESL-7500, 돌아가기 5000 X 확대를 설정 하 고 이동 무대는 큰의 등록 된 위치는 마크. 대형 A와 B의 위치를 확인 표시.</li>
		<li>30000 X의 확대를 설정 하 고 작은 A와 B의 위치 표시 (3.3.3)에 설계 된 첫 번째 작은 표시의 리소 그래피에 대 한 확인. 참고:는 리소 그래피 시작 후 작은 따르는 표시 및 몇 초 걸립니다.</li>
		<li>마친 후에 리소 그래피, 모든 샘플에 대 한이 절차를 반복 합니다. 마지막으로, 노출 프로세스를 종료 하 고 ECA 프로그램을 닫습니다.</li>
		<li>(3.3.3)에 설계 하는 큰 패턴의 리소 그래피에 대 한 다른 매개 변수 (3.4.10)를 (3.4.2)에서 동일한 프로세스를 따릅니다. (3.4.2)에서 1200으로 필드 크기를 설정 합니다. (3.4.3)에 큰 A와 B의 좌표 식별 표시 작은 A와 B를 제외한 표시. (3.4.8)에 큰 패턴의 리소 그래피에 대 한 1000 pA로 전자 빔의 진폭을 설정 합니다. (3.4.9)에서 필드 크기의 1200을 선택 합니다. 참고: (3.4.10) 과정 후 큰 패턴의 리소 그래피 시작 하 고 몇 시간 걸립니다.</li>
		<li>큰 패턴의 리소 그래피 마무리 단계는 원래 위치로 이동 후 전자 빔 끄고 노출 과정과 ECA 프로그램 종료. 메인 챔버를 열고 꺼내 기판.</li>
	</ol></li>
	<li>먼저 개발.<ol>
<li>메 틸 isobutyl 케 톤 (MIBK)의 솔루션 및 IPA MIBK의 비율: IPA = 1: 3. 30에 대 한 솔루션에서 기판 찍어 s, IPA 액체에 의해 그것을 씻어 하 고 질소 총 건조. 참고: 개발 시간 온도 습도 등 환경 조건에 따라 변경할 수 있습니다.</li>
		<li>5 배, 20 X 100 X의 다른 확대와 함께 각 인쇄 된 패턴에 대 한 광학 현미경에 의해 사진을 찍어.</li>
	</ol></li>
	<li>소규모 장치 패턴의 디자인입니다.<ol>
<li>(3.3)에서 동일한 프로세스를 따릅니다. (3.3.1)에서 (3.3.3)에 디자인 된 작은 표식을 포함 하 여 기판 격자 패턴을 로드 하 고 첫 번째 개발 후 찍은 사진을 삽입 합니다. 참고: 크기와 각 사진의 위치에 따라 다릅니다 (3.3.3)에 디자인 된 작은 표 기판에 대신.</li>
		<li>소스, 드레인 홀 바 구성, 인쇄 된 큰 패턴에 연결 되는 작은 사각형에서 다른 전극 장치 패턴의 미세 구조를 디자인 합니다. 모든 장치에 대 한 작은 패턴 설계, 후 작은 사각형의 좌표를 기록 합니다.</li>
		<li>삽입 된 사진, 작은 사각형 및 기판 패턴, 디자인 된 작은 패턴을 떠나 삭제 합니다. 작은 패턴 dxf 파일로 내보냅니다.</li>
	</ol></li>
	<li>두 번째 전자 빔 리소 그래피입니다.<ol>
<li>(3.6);에 설계 된 작은 패턴의 리소 그래피에 대 한 동일한 매개 변수 (3.4.11)를 (3.4.1)에서 동일한 프로세스를 수행 300 필드 크기를 설정 하 고 전자 빔의 진폭에 대 한 100 pA를 선택 합니다. 참고: 리소 그래피 과정 각 작은 패턴에 대 일 분 정도 걸립니다.</li>
		<li>작은 패턴의 리소 후 원래 위치로 단계를 이동 전자 빔, 노출 프로세스 종료를 끄고 ECA 프로그램을 닫습니다. 메인 챔버를 열고 꺼내 기판.</li>
	</ol></li>
	<li>두 번째 개발.<ol>
<li>30 같은 개발 시간으로 (3.5)에서 동일한 절차에 따라 s.</li>
		<li>5 배, 20 X 100 X의 다른 확대와 함께 각 패턴에 대 한 광학 현미경에 의해 사진을 찍어.</li>
	</ol></li>
</ol>4입니다. 전극 증 착
<ol><li>골드 전극의 증 착입니다.<ol>
<li>수정 하는 기판 기판 홀더, 기판 홀더 전송 막대에 넣고 증발의 메인 챔버에 삽입. 시작 기판 홀더를 회전 합니다.</li>
		<li>첫번째 5의 Cr 예금 접착 층으로 두께에 nm. 메인 챔버 내부 압력이 될 때 10-4 Pa, 높은 전압 소스를 켭니다.</li>
		<li>신중 하 게 4의 고정된 가속 전압으로 전자 총의 전류를 증가 kV, 두께 모니터에 의해 측정 입금 속도 0.5 Å/s에 대 한 안정 될 때까지 (보통 약 5의 Cr을 미리 증발 nm).</li>
		<li>셔터를 열고 5에 도달할 때까지 Cr을 입금 nm 두께에서. 셔터를 닫고, 천천히 0, 전자 총의 전류를 감소 하 고 높은 전압 소스를 끄십시오.</li>
		<li>이후 적절 한 두께의 Au 입금. 현재 소스 설정 및 입금 율 두께 모니터에 의해 측정 될 때까지 안정 약 1 Å/s 30 A의 전류를 유지 하 여 30 A. Evaporate Au까지 전류를 천천히 증가 (일반적으로 사전에 약 10의 Au 증발 nm).</li>
		<li>셔터를 열고 Au 입금을 시작 합니다. 도달 후 원하는 두께, 셔터를 닫고 천천히 전류를 0으로 감소 하 고 전류 소스를 끄십시오. 참고: 우리가 사용 하는 60 얇은 조각 및 90 nm nt nm. 적절 한 두께 샘플에 따라 이다.</li>
		<li>때문에 기판 증 착 과정 중가 열, 실 온 근처의 온도 아래로 냉각 하기 위하여 1 시간에 대 한 챔버 내부 기판 유지. 기판 홀더 회전을 중지 하 고 전송 막대에 의해 그것을 꺼내.</li>
	</ol>
</li>
	<li>SiO2 보호 층의 증 착입니다.<ol>
<li>광학 현미경의 도움으로 커버 패드 게이트 전극 테이프에 의해. 참고: 원칙적으로, 전극의 미세 구조만 전극 전해질 게이팅 중 화학 반응에 대 한 보호를 위한 예금 SiO2 계층에 노출 됩니다.</li>
		<li>5의 Cr 입금 (4.1.4)를 (4.1.1)에서 동일한 프로세스에 따라 접착 층으로 두께에 nm.</li>
		<li>이후에 동일한 프로세스를 수행 (4.1.1)에서 (4.1.4)에 입금 SiO2 20 nm 두께에서. 참고: 입금 SiO2 의 속도가 약 1 Å/s, 중 약 10의 SiO2 증발 하면서 nm.</li>
		<li>1 헤 기판 홀더 회전 정지에 대 한 챔버 내부 기판 아래로 냉각 하 고 전송 막대에 의해 그것을 꺼내. 현미경 아래에서 테이프를 제거 합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5입니다. 장치 준공
<ol><li>기판 스크라이빙입니다.<ol>
<li>Scribing 기계와 50 L/min의 펌핑 속도와 궁극적인 압력 30 kPa의 진공 펌프를 켭니다. 진공 척에 의해 기판 무대에서 해결 하 고 각도 기판의 위치 조정.</li>
		<li>작은 조각으로 기판 학자 (일반적으로 약 3 mm x 3 mm). 참고: 각 작품의 크기는 각 샘플링 및 디자인된 패턴의 위치에 따라.</li>
	</ol>
</li>
	<li>장치 이륙입니다.<ol>
<li>한 장치를 선택 하 고 제거 중복 PMMA와 골드를 실 온에서 1 h 아세톤 (99.5% 이상 농도)에 담가. 조작된 전극 기판에 남아 있습니다.</li>
		<li>이륙 후 ipa 기판 세척 하 고 질소 총 건조 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>와이어-결합.<ol>
<li>와이어 본딩 기계 켜십시오. 붙여넣기 은색 통해 칩 캐리어에 기판을 수정 합니다. 참고: WS2 NT의 경우, 우리 그림 2n에 표시 된 수평 회전을 사용 합니다.</li>
		<li>와이어 본딩 기계의 도움으로 각 전극 패드와 금 와이어와 칩 캐리어 하나의 전극 연결 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>전해질 방울 퍼 팅입니다.<ol>
<li>전해질 액체에서 수영 후는 트위터에 의해 장치 위에서 전해질 (미만 0.5 µ L)의 한 방울 넣어. 참고: 전해질의 금액은 매우 작은; 그것은 커버 장치의 미세 구조와 게이트 패드 하지만 전극 패드를 다루는 방지 합니다. 우리 KClO4 (99% 이상 농도)에 폴 리 에틸렌 글리콜 (PEG; 해산의 전해질을 사용 하 여 Mw 600을 =) [k]: 이전 게시38에 1시 20분의 [O] 비율.</li>
	</ol>
</li>
</ol>6. 전송 측정
<ol><li>샘플 홀더에 칩 캐리어를 해결 하 고 전송 막대에 의해 물성 측정 시스템의 챔버 안에 넣어. 높은 진공 모드에 의해 챔버를 펌프.</li>
	<li>잠금 증폭기, 나노 전압계, 소스 미터, 및 증폭기를 포함 한 측정 시스템을 연결 합니다. AC-잠금-에서 측정을 수행 13 Hz의 주파수로 일정 한 교류 전류 (AC)를 적용 합니다.</li>
	<li>Keysight VEE 프로그램 (측정 프로그램)을 실행 합니다.</li>
	<li>게이트 응답, 게이트 전압은 전해질에 적용 될 때의 측정에 (즉,., 소스 및 게이트 사이의 전극)에 공기의 영향을 줄이기 위해 높은 진공 조건 하에서 300 K에서 50 mV/s의 속도로 게이트 전압을 청소는 제어 성능입니다.</li>
	<li>저항의 온도 의존의 측정에서 처음 200 k 1 K/min 높은 진공 상태에서의 냉각 속도와 멋진 다음 그 제거 상태를 변경 및 1 K/min의 냉각 속도와 10 k 냉각 유지입니다. 온도 10 K 보다 낮은 때에, 진정 하 고 0.2 K/min의 속도 함께 워밍업. 참고: 그 제거 조건, 열 전도도 및 결과 온도 안정성은 높은 진공 상태에서 그 보다 낫다.</li>
</ol>

저자는 공개 없다.

WS2 국세청과 조각, 우리는 성공적으로 전기 속성에 의해 제어 정전기 또는 전기 화학 캐리어도 핑.
정전기도 핑 지역에서 ambipolar 트랜지스터 동작 관찰 되었습니다. 온/오프 비율 높은 이러한 ambipolar 전송 곡선 (> 102)에서 관찰 된 낮은 바이어스 전압 튜닝이 시스템의 페르미 준위 전해질 제어 기술의 인터페이스에서도 핑 효과적인 캐리어를 나타냅니다.
이 방법으로 많은 양의 작은 게이트 바이어스에 사업자 번호를 튜닝에 대 한 유리한 비교 기존의 고체 제어 방법으로, 비록이 기술의 몇 가지 제한이 있습니다. 첫째, 액체 게이트를 통해 이동 통신사 번호 제어 실현, 때문에 그것은 전해질/이온 액체12,,2829</sup...

캐리어 수의 제어 솔리드1에서 양자 상전이 실현 하기 위한 핵심 기술입니다. 기존의 필드 효과 트랜지스터 (FET), 그것은 단단한 게이트1,2의 사용에 의해 이루어집니다. 이러한 장치에 전기 잠재적인 기온 변화도 이므로 유 전체 재료에 걸쳐 균일 한 인터페이스에서 그 유발된 사업자 수는 제한, 1a를 그림에 표시 된.
다른 한편으로, 우리는 이온 젤/액체 또는 폴리머 전해질3,,45,6, 단단한 유 전체 재료를 대체 하 여 인터페이스 또는 대량에서 더 높은 캐리어 밀도 달성할 수 있습니다. 7,,89,,1011 (그림 1b). 정전기도 핑 이온 액체의 사용에 의해,에서 전기 더블 레이어 트랜지스터 (EDLT) 구조는 이오니아 액체 및 강한 전기 분야를 생성 하는 샘플 사이의 인터페이스에서 형성 된다 (> 0.5 V/Å) 낮은 바이어스 전압에도. 결과 높은 캐리어 밀도 (> 1014 cm-2) 인터페이스10,,1213 원인에와 같은 새로운 전자 속성 또는 양자 위상 전환 유도 전기 분야 유도 된 강자성14, 쿨롱 봉쇄15, ambipolar 전송16,17,,1819,20, 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 27, p-n 접합의 결과 electroluminance28,,2930, 열전 힘31,32일의 큰 변조 형성 충전 밀도 파와 모트33,,3435, 전환 및 금속 절연체 전기 분야 유도 된 전기 분야 유도 된 초전도9 포함 하 여36,37 전환 ,10,11,38,39,40,41,,4243,44 ,45,,4647,,4849.
전해질 게이팅 (그림 1c)에 이온 형태로 EDLT, 인터페이스에만 축적 하지 하지만 또한 큰 게이트 전압에서 손상 샘플 없이 열 확산을 통해 2 차원 재료의 레이어로 삽입 된 수 수 있습니다. 선도 하는 전기 화학도 핑8,9,11,34,38,50,,5152,53 . 따라서, 우리는 크게 고체 게이트를 사용 하 여 기존 필드 효과 트랜지스터에 비해 사업자 번호를 변경할 수 있습니다. 특히, 전기 분야 유도 된 초전도9,11,34,,3850 전해질 게이팅 큰 캐리어의 지역에서의 사용에 의해 실현 번호 우리는 기존의 고체 제어 방법으로 액세스할 수 없습니다.
이 문서에서 우리 소개 캐리어 고체와 개요 번호 컨트롤의이 독특한 기술은 트랜지스터 동작 및 전기 분야 유도 된 초전도 반도체 WS에 WS2 조각, WS2 등2 샘플 나노튜브54,55,,5657.

<table><tbody><tr><td>공급자:Sonication machine</td><td>SND Co., Ltd.</td><td>US-2</td><td>http://www.senjyou.jp/</td></tr> <tr><td>스핀 코팅기</td><td>ACTIVE Co.,Ltd.</td><td>ACT-300AII</td><td>http://www.acti-ve.co.jp/spincoater/standard/act300a2.html</td></tr><tr><td>핫 플레이트</td><td>TAIYO</td><td>HP131224</td><td></td></tr><tr><td>http://www.taiyo-kabu.co.jp/products/detail.php?product_id=431 광학 현미경 OLYMPUS</td><td></td><td>BX51</td><td>https://www.olympus-ims.com/ja/microscope/bx51p/</td></tr> <tr><td>전자빔 리소그래피 기계</td><td>ELIONIX INC.</td><td>ELS-7500I</td><td></td></tr><tr><td>https://www.elionix.co.jp/index.html 스크라이빙 머신</td><td>TOKYO SEIMITSU CO., LTD.</td><td>A-WS-100A</td><td>http://www.accretech.jp/english/product/semicon/wms/aws100s.html</td></tr><tr><td>와이어 본딩 기계</td><td>WEST&middot; 본드&nbsp;</td><td>7476D-79</td><td></td></tr><tr><td>https://www.hisol.jp/products/bonder/wire/mgb/b.html 물리적 특성 측정 시스템</td><td>Quantum Design</td><td>PPMS</td><td>http://www.qdusa.com/products/ppms.html</td></tr><tr><td>락인앰플리파이어</td><td>Stanford Research Systems</td><td>SRS830</td><td>http://www.thinksrs.com/products/SR810830.htm</td></tr><tr><td>소스 미터</td><td>Textronix</td><td>KEITHLEY 2612A</td><td>http://www.tek.com/keithley-source-measure-units/smu-2600b-series-sourcemeter</td></tr><tr><td>KClO4</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>241830</td><td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigald/241830?lang=ja&region=JP</td></tr><tr><td>PEG</td><td>WAKO</td><td>168-09075</td><td>http://www.siyaku.com/uh/Shs.do?dspCode=W01W0116-0907</td></tr><tr><td>IPA</td><td>WAKO</td><td>169-28121</td><td></td></tr><tr><td>http://www.siyaku.com/uh/Shs.do?dspWkfcode=169-28121 MIBK</td><td>WAKO</td><td>131-05645</td><td>http://www.siyaku.com/uh/Shs.do?dspCode=W01W0113-0564</td></tr><tr><td>PMMA</td><td>MicroChem</td><td>PMMA</td><td>http://microchem.com/Prod-PMMA.htm</td></tr><tr><td>아세톤</td><td>WAKO</td><td>012-26821</td><td>http://www.siyaku.com/uh/Shs.do?dspWkfcode=012-26821</td></tr></tbody></table>

전기 필드 컨트롤의 전해질 게이팅 하 여 ws2 나노 전자 상태

Electric-field Control of Electronic States in WS2 Nanodevices by Electrolyte Gating

전해질 게이팅 하 여 캐리어 숫자 컨트롤의 메서드는 보여 줍니다. 우리 WS2 나노튜브의 분산 하 여 WS2 스카치 테이프 방법 또는 개별 WS2 나노튜브를 통해 가져오고 평평한 표면 가진 얇은 조각 얻이 있다. 선택 된 샘플 전자 빔 리소 그래피의 사용에 의해 장치에 날조되는 그리고 전해질은 장치에. 우리는 게이트 전압에서 소자의 전자 속성 특징 있다. 작은 게이트 전압 영역에서 전해질에서 이온은 큰 전기 잠재적인 드롭 및 결과 정전기 캐리어 인터페이스에서도 핑에 이르게 샘플의 표면에 누적 됩니다. Ambipolar 전송 곡선이 정전기도 핑 지역에서 관찰 되었다. 게이트 전압은 더욱 증가 하 고, 우리는 소스-드레인 전류 이온 WS2 의 레이어로 삽입 된는 전기 캐리어도 핑 실현을 의미의 다른 급격 한 증가 만났다. 이러한 전기 화학적도 핑 지역에서 초전도 관찰 되었습니다. 초점된 기술은 전기 출원 유도 양자 상전이 달성 하기 위한 강력한 전략을 제공 합니다.

일반적인 트랜지스터 작업 개별 WS2 NT와 WS2 조각 장치 그림 3a 와 3b, 각각, 표시 됩니다 어디 소스 (나DS) 전류 (V 게이트 전압의 함수로 드레인 G) 멋지게 이전 게시58에 기존의 고체 게이트 FET에 의해 단극 게이트 응답에 놀라운 대조를 보여주는, ambipolar 모드로 동작 한다. Ambipolar 동작은 가역 하 고 반복 가능한 고려 하 고, 이러한 트랜지스터 작업은 정전기도 핑으로 인해입니다. 정전기도 핑에 이온은 큰 전기 잠재적인 드롭 및 결과 캐리어 인터페이스 (그림 1b)에서 핑에 이르게는 샘플의 표면에 누적 됩니다.
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여기, 우리는 전해질을 사용 하 여 고체에 반송파 수를 제어 하는 프로토콜을 제시.

전기 필드 컨트롤의 전해질 게이팅 하 여 WS2 나노 전자 상태

A method of carrier number control by electrolyte gating is demonstrated. We have obtained WS2 thin flakes with atomically flat surface via scotch tape ...

이 절차의 전반적인 목표는 전해질 게이팅을 사용하여 캐리어 수를 제어하고 이황화 텅스텐 트랜지스터에서 전기장 유도 양자 위상 전이를 달성하는 것입니다. 이 기술은 전기장 유도 초전도를 포함한 양자 위상 전이를 달성하기 위한 강력한 전략을 제공합니다. 이 기술의 주요 장점은 낮은 바이어스 전압에서도 강한 전기장이 생성될 수 있어 정전기 또는 전기화학적 도핑에 의해 큰 캐리어 밀도를 유도할 수 있다는 것입니다.나노 튜브 분산액을 준비하려면 약 0.8 밀리그램의 이황화 텅스텐 나노 튜브와 8 밀리리터의 이소 프로필 알코올을 결합하십시오. 혼합물을 20 분 동안 초음파 처리하여 이소 프로필 알코올에 나노 튜브 분말을 분산시킵니다. 서스펜션이 가열되는 것을 방지하려면 초음파 처리 5분마다 1분 동안 휴식을 취하십시오.그런 다음 스핀 코터와 부착된 진공 펌프를 켭니다. 깨끗한 실리콘/이산화규소 기판을 진공 척 중앙에 놓고 제자리에 고정합니다. 0.1 밀리리터 텅스텐 이황화 나노 튜브 현탁액을 기판 표면이 완전히 덮일 때까지 기판에 방울로 적용합니다.4, 000rpm에서 50초 동안 기판을 스핀 코팅합니다. 이황화 텅스텐 플레이크를 준비하기 시작하려면 이황화 텅스텐의 소량 샘플을 실리콘이 없는 접착 테이프의 접착 면에 놓습니다. 테이프를 조심스럽게 접었다 펴서 벌크에서 이황화 텅스텐의 얇은 층을 기계적으로 각질 제거합니다.각질 제거 샘플이 테이프를 얇은 층으로 덮을 때까지 테이프를 계속 접고 풉니다. 그런 다음 깨끗한 이산화규소/이산화규소 기판의 이산화규소 면에 테이프를 부드럽게 붙입니다. 이황화 텅스텐 플레이크를 기판으로 전달하기 위해 테이프에 가벼운 압력을 가합니다.기판에서 테이프를 조심스럽게 분리하여 기판 표면을 얇은 이황화 텅스텐 플레이크로 코팅합니다. 장치 제조를 시작하려면 이황화 텅스텐 나노튜브 또는 얇은 플레이크로 코팅된 실리콘/이산화규소 기판을 스핀 코터 진공 척의 중앙에 놓습니다. 표면이 덮일 때까지 기판에 PMMA 방울을 바르십시오.4, 000rpm에서 50초 동안 기판을 스핀 코팅하여 기판을 PMMA로 균일하게 코팅하여 이황화 텅스텐 나노튜브 또는 플레이크가 공기에 노출되지 않도록 보호합니다. PMMA 코팅 기판을 섭씨 180도에서 1분 동안 가열합니다. 다음으로, 카메라가 장착된 광학 현미경의 스테이지에 기판을 놓습니다.20X 배율로 기판을 검사하고 적절한 크기의 6-10개의 분리된 이황화 텅스텐 샘플을 식별합니다. 5X, 20X 및 100X 배율로 분리된 각 샘플의 사진을 촬영합니다. 그런 다음 CAD 소프트웨어를 열고 기판 격자 형식을 로드합니다.샘플의 사진을 가져오고 기판의 표시에서 각 사진의 크기와 위치를 결정합니다. 각 샘플 주위에 1, 200마이크로미터 정사각형 및 300마이크로미터 정사각형을 그립니다. 각 큰 사각형에 게이트, 소스, 드레인 및 기타 패드를 포함한 대규모 패턴을 설계하고 샘플 근처의 미세 구조를 제외합니다.샘플 위치를 정확하게 식별할 수 있도록 각 작은 사각형에 표시를 추가합니다. 모든 샘플에 대해 패턴을 디자인한 경우 패턴과 마크를 제외한 모든 것을 삭제합니다. 패턴과 마크를 DXF 파일로 내보냅니다.다음으로, 기판을 전자빔 리소그래피 기기의 샘플 스테이지에 놓습니다. 샘플 스테이지를 메인 챔버에 삽입하고 챔버 비우기를 시작합니다. 작은 마크의 DXF 파일을 셀 파일로 변환합니다.파일을 전자빔 리소그래피용으로 표시하고 전자빔 리소그래피 기기용 con 형식으로 파일을 저장합니다. 메인 챔버 압력이 음의 5파스칼에서 10의 5배 미만이 되면 기기 소프트웨어를 열고 전자총을 켭니다. 작은 표시로 기판을 패턴화하십시오.그런 다음 동일한 프로세스를 사용하여 더 큰 디자인의 기판을 두드리십시오. 리소그래피가 완료되면 전자빔을 끄고 소프트웨어를 종료합니다. 메인 챔버를 환기시키고 패턴이 있는 기판을 제거합니다.메틸 이소부틸 케톤과 이소프로필 알코올의 1:3 혼합물에 30초 동안 담궈 기판을 현상합니다. 이소 프로필 알코올로 기판을 세척하고 현상 된 기판을 질소 건으로 건조시킵니다. 5X, 20X 및 100X 배율로 각 샘플의 다른 사진 세트를 촬영합니다.이미지를 CAD 소프트웨어로 가져옵니다. 디자인된 작은 마커로 이미지를 찾습니다. 그런 다음 장치의 미세한 구조를 설계합니다.전자빔 리소그래피로 기판을 패턴화하고 기판을 현상하고 건조시킵니다. 전극 증착 공정을 시작하려면 패턴화된 기판을 증기 증착 기판 홀더에 고정하십시오. 기판 홀더를 전사 로드에 부착하고 챔버를 비웁니다.그런 다음 기판을 증발기의 메인 챔버에 삽입하십시오. 기판 홀더를 회전시키기 시작합니다. 메인 챔버에서 대피하십시오.셔터를 열고 5나노미터의 크롬을 초기 접착층으로 증착합니다. 그런 다음 전류를 30암페어로 높입니다. 적절한 증착 속도와 두께로 금을 증발시킵니다.셔터를 닫아 증착을 종료합니다. 전류를 천천히 0으로 줄이고 전류 소스를 끕니다. 그런 다음 기판 홀더 회전을 중지합니다.기판을 제거하기 전에 실온으로 냉각시키기 위해 1시간 동안 챔버에 두십시오. 다음으로, 패드와 게이트 전극을 테이프로 덮고 장치의 미세한 구조가 노출되도록주의하십시오. 전해질 게이팅 중에 전극을 보호하기 위해 20나노미터 이산화규소 층을 증착합니다.전극 증착 후 기판을 작은 조각으로 깍둑썰기하여 장치를 분리합니다. 장치 하나를 실온에서 1시간 동안 아세톤에 담가 잔류 PMMA와 금을 제거합니다. 그런 다음 이소 프로필 알코올로 장치를 세척하고 질소 건으로 건조시킵니다.전도성 은 페이스트로 칩 캐리어에 장치를 고정합니다. 각 전극 패드를 25마이크로미터 두께의 금선으로 칩 캐리어의 전극에 와이어 본딩합니다. 다음으로, 핀셋을 전해질 용액에 담그십시오.전극 패드를 덮지 않고 장치의 미세한 구조와 게이트 패드에 전해질을 조심스럽게 도포하십시오. 그런 다음 측정 시스템 샘플 홀더에 칩 캐리어를 고정합니다. 전송 로드를 사용하여 샘플 홀더를 시스템에 삽입합니다.챔버를 고진공 상태로 비우십시오. 측정 소프트웨어를 사용하여 운송 측정을 수행합니다. 양극성 전달 곡선은 이황화 텅스텐 나노튜브와 플레이크 장치 모두에 대해 관찰되었습니다.양극 거동은 가역적이고 반복 가능했으며, 이는 이러한 작업이 정전기 도핑의 결과임을 시사합니다. 이황화 텅스텐 나노 튜브 장치의 소스 드레인 전류는 게이트 전압과 대기 시간의 함수로 조사되었습니다. 초기 포화 거동은 정전기 도핑을 나타냈습니다.전기화학적 도핑은 더 높은 게이트 전압에서 관찰되었습니다. 게이트 전압이 몇 분 동안 8 볼트로 유지되었을 때 소스 드레인 전류의 급격한 증가는 결정 구조를 손상시키지 않고 이황화 텅스텐 층에 칼륨 이온이 삽입되었음을 나타냅니다. 이황화 텅스텐 플레이크 장치에 대해 유사한 게이트 반응이 관찰되었습니다.게이트 전압이 6V로 증가함에 따라 포화 동작이 발생했지만 캐리어 밀도의 큰 변화는 관찰되지 않았습니다. 이 동작은 정전기 도핑을 나타냅니다. 소스-드레인 전류와 캐리어 밀도는 게이트 전압이 6볼트를 초과할 때 모두 증가했으며, 이는 삽입이 발생했음을 나타냅니다.전기 화학적 도핑 후, 이황화 텅스텐 나노 튜브와 플레이크 장치는 모두 저온에서 초전도성을 나타냈다. 개발 후 이 기술은 응집 물질 물리학 및 재료 과학 분야의 연구자들이 전기장 유도 초전도 및 다양한 재료의 구조 상전이를 포함한 전기 상 전이를 탐구할 수 있는 길을 열었습니다. 이 비디오를 시청한 후에는 정전기 및 전기화학적 도핑을 위해 고체에 이온 액체 게이팅을 사용하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.

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전해질 게이팅에 의한 WS2 나노 장치의 전자 상태의 전기장 제어

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높은 이온 강도 솔루션에 감지하기위한 탄소 나노 튜브 고주파 나노 바이오 센서의 제작

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전기 필드 컨트롤의 전해질 게이팅 하 여 WS₂ 나노 전자 상태

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