2 차원 일렉트로닉스를 조작 하는 표준 및 신뢰할 수 있는 방법

이 방법은 이후 제조 단계를 준비할 때 2D 재료 샘플을 정확하게 찾는 기술과 관련된 2D 재료 장치 제조 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 재료의 위치를 찾는 것이 더 어려운 소규모 장치의 개발에 맞게 조정된다는 것입니다. 이 절차를 시연할 사람은 Po-Chun Chen과 Kristan, 제 연구실의 연구 조교 및 대학원생

제작 공정에는 두 개의 준비된 기판이 필요합니다. 첫 번째는 티타늄 및 금 금속 패드 어레이가 있는 실리콘 위의 백게이트 이산화규소입니다. 두 번째 기판은 이황화 몰리브덴의 퇴적 층을 가진 사파이어입니다.

이황화 몰리브덴이 있는 사파이어 기판을 스핀 코팅기로 가져갑니다. 3, 500rpm에서 30초 동안 이황화 몰리브덴의 상단을 덮기 위해 PMMA를 스핀 코팅합니다. 그런 다음 샘플을 핫 플레이트로 옮기고 섭씨 120도에서 3분 동안 굽혀 PMMA 코팅을 강화합니다.

다음으로 50ml의 암모니아 용액을 준비합니다. 샘플을 담궈 기질에서 이황화 몰리브덴을 분리합니다. 필름이 분리되면 암모니아 용액에서 필름을 제거합니다.

이황화 몰리브덴 필름을 실리콘 기판 상의 이산화규소로 이송합니다. 접착력을 높이려면 샘플을 섭씨 120도에서 최소 30분 동안 굽습니다. 샘플을 회수하여 30ml의 아세톤에 넣습니다.

약 30분 후에 PMMA가 색상 변화로 표시된 대로 제거됩니다. 계속하기 전에 샘플을 이소프로필 알코올로 헹구고 질소를 사용하여 건조시킵니다. 이제 전자빔 리소그래피를 수행할 준비를 합니다.

광학 현미경을 사용하여 대상 위치와 샘플의 정렬 표시 사이의 변위를 측정합니다. 이러한 측정을 기반으로 소프트웨어를 사용하여 금속 전극 패턴 레이아웃을 설계합니다. 샘플 위에 Photo Resist를 스핀 코팅하고 전체 샘플을 덮는지 확인하십시오.

샘플을 섭씨 100도에서 90초 동안 소프트 베이킹하여 접착력을 높입니다. 전자빔 리소그래피 기계에서 설계를 업로드하고 샘플을 배치합니다. 실리콘-이산화규소 기판의 정렬 표시는 설계의 해당 표시와 일치해야 합니다.

샘플을 전자빔에 노출시킵니다. 완료되면 샘플을 핫 플레이트로 가져갑니다. 샘플을 가열 120 섭씨 90도 동안 노출 후 베이크에서.

다음으로, 현상액으로 TMAH 용기를 준비하고 샘플을 80초 동안 담급니다. 그런 다음 샘플을 200ml의 탈이온수로 10초 동안 세척합니다. 광학 현미경으로 샘플을 검사하여 패턴이 잘 발달되었는지 확인합니다.

잘 개발되었다면 샘플을 섭씨 110도에서 90초 동안 하드 베이킹합니다. 다음 단계는 전자총 증발기를 사용하여 샘플에 100나노미터의 금을 증착하는 것입니다. 증착 후 포토 레지스트를 제거하는 작업을 합니다.

포토 레지스트를 용해하려면 100ml의 아세톤을 준비하십시오. 샘플을 아세톤에 담그어 리프트 오프를 수행합니다. 광학 현미경으로 프로세스를 모니터링하고 금속 선과 패드만 남으면 중지합니다.

특성화를 수행하는 동안 장치에 있는 소스에서 소스와 드레인 전극을 선택한 다음 해부학적 현미경을 사용하여 샘플에 하중을 가합니다. 여기서 X는 하중이 적용된 위치를 나타냅니다. 원자력 현미경 하중은 장치에 압축 변형을 초래합니다.

다음은 압축 변형을 생성하는 다양한 적용된 힘에서 이황화 몰리브덴 장치의 전류 전압 특성입니다. 주어진 전압에서 장치의 전류는 적용된 힘이 증가함에 따라 감소하고 그 반대의 경우도 마찬가지이며, 이는 피에조 센서에 대해 예상되는 동작인 장치 저항의 변화를 나타냅니다. 이 데이터는 1볼트의 고정 바이어스 전압에서 반복되는 압축 변형에 대한 이황화 몰리브덴 장치의 전류 응답에 대한 것입니다.

출력 전류는 10나노뉴턴의 가해진 힘을 반복적으로 적용해도 거의 변하지 않아 센서가 안정적임을 시사합니다. 일단 마스터하고 적절하게 수행되면 이 기술은 모든 트랜지스터 제조를 포함하여 20시간 이내에 완료할 수 있습니다. 개발 후 이 기술은 미래의 고급 나노 장치 생산을 향한 길을 닦기 때문에 미래 나노 장치 개발을 위한 플랫폼 역할을 할 수 있습니다.

이 비디오를 시청한 후에는 전자빔 리소그래피 및 금속 전착을 포함한 표준 제조 공정을 사용하여 2D 백게이트 트랜지스터를 안정적으로 제작하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 이 방법은 2D 나노 물질 소자의 개발에 적합하지만 1D 재료에도 적용할 수 있습니다. TMAH, 암모니아 용액, PMMA 및 기타 광 저항기로 작업하는 것은 매우 위험할 수 있으므로 이 절차를 수행하는 동안 항상 개인 보호 장비를 착용해야 한다는 것을 잊지 마십시오.