Via de sulfurization van eerder afgegeven overgangsmetalen, kunnen groot-gebied en verticale 2D hetero-kristalstructuren worden vervaardigd. De film overbrengen en apparaat fabricage procedures zijn ook aangetoond in dit verslag.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Voorbereiding van groot-gebied verticale 2D Crystal Hetero-structuren door de Sulfurization van overgangsmetalen Films voor de fabricatie van apparaat
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
We hebben aangetoond dat door het sulfurization van overgangsmetalen films zoals molybdeen (Mo) en wolfraam (W), groot-gebied en uniforme overgangsmetalen dichalcogenides (TMDs) Mnd2 en WS2 kan worden voorbereid op de saffier substraten. Door het beheersen van de metalen film diktes, kan goede laag aantal controleerbaarheid, tot één laag van TMDs, worden verkregen met behulp van deze techniek van de groei. Op basis van de resultaten van de Mo-film sulfurized onder de gebrekkige toestand van zwavel, zijn er twee mechanismen van (a) vlakke Mnd2 groei en (b) Mo oxide segregatie waargenomen tijdens de procedure sulfurization. Wanneer de achtergrond zwavel voldoende is, is vlakke TMD groei de dominante groei mechanisme, dat in een uniforme Mnd2 film na de sulfurization procedure resulteren zal. Als de achtergrond zwavel gebrekkig is, zullen Mo oxide segregatie de dominante groei mechanisme in het aanvankelijke stadium van de procedure sulfurization. In dit geval zal het monster met Mo oxide clusters bedekt met paar-laag Mnd2 worden verkregen. Nadat sequentiële Mo depositie/sulfurization en W depositie/sulfurization procedures, verticale WS2/MoS2 hetero-structuren worden geleverd met behulp van deze techniek van de groei. Raman pieken overeenkomt met WS2 en Mnd2, respectievelijk, en de identieke laag aantal de hetero-structuur met de sommatie van afzonderlijke 2D materialen hebben bevestigd dat de succesvolle invoering van het verticale 2D kristal hetero-structuur. Na het overbrengen van de WS2/MoS2 film op een SiO2/Si substraat met vooraf gedessineerde bron/afvoer elektroden, is een bodem-gate transistor vervaardigd. Vergeleken met de transistor met alleen Mnd2 kanalen, hebben de hogere afvoer stromingen van het apparaat met de WS2/MoS2 hetero-structuur tentoongesteld die met de introductie van 2D hetero-kristalstructuren, superieure apparaat prestaties kan worden verkregen. De resultaten is gebleken dat het potentieel van deze groei-techniek voor de praktische toepassing van 2D kristallen.
Inleiding
Een van de meest voorkomende methoden voor 2D kristal films is met behulp van mechanische afschilfering van bulk materialen1,2,3,4,5. Hoewel 2D kristal films met kristallijn hoogwaardige kunnen gemakkelijk worden verkregen met behulp van deze methode, zijn schaalbare 2D kristal films niet beschikbaar via deze aanpak, die nadelig is voor de praktische toepassingen. Is gebleken in eerdere publicaties dat met behulp van chemical vapor deposition (CVD), groot-gebied en uniforme 2D kristal films bereid
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
1. groei van individuele 2D materiaal (Mnd2 en WS-2)
-
Overgangsmetalen afzetting met behulp van een RF systeem sputteren
- Een schone 2 x 2 cm2 saffier substraat wordt geplaatst op de monsterhouder met de gepolijste zijde naar de doelstellingen van het sputteren systeem voor de overgangsmetalen afzetting. Saffier substraten zijn gekozen vanwege de sapphire chemische stabiliteit bij hoge temperaturen en atomaire-vlakke oppervlakken.
- Pomp beneden het sputteren kamer naar 3 x 10-6 torr sequentieel gebruik van een mechanische pomp gevolgd door een diffusie-pomp.
- Het Ar-gas....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
Het spectrum Raman en de transversale HRTEM beelden van individuele Mnd2 en WS2 vervaardigd met behulp van de sulfurization van eerder afgegeven overgangsmetalen zijn weergegeven in Figuur 1a-b17, respectievelijk. Twee karakteristieke Raman pieken worden waargenomen voor zowel Mnd2 en WS2, die overeenkomen met in-plane
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
Vergeleken met conventionele halfgeleidermaterialen zoals Si en GaAs, ligt het voordeel van 2D materiaal voor apparaat toepassingen in de mogelijkheid van apparaat fabricage met zeer dunne organen tot verschillende atomaire lagen. Wanneer de industrie Si voorschotten in de < 10 nm technologie knooppunt, de hoge hoogte-breedteverhouding van Si fin FET zal de architectuur ongeschikt maken voor praktische toepassingen. Dus 2D materiaal naar voren zijn gekomen als gevolg van hun potentieel ter vervanging van Si voor elektron.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dankbetuigingen
Dit werk werd gedeeltelijk ondersteund door projecten meest 105-2221-E-001-011-MY3 en meest 105-2622-8-002-001 gefinancierd door het ministerie van wetenschap en technologie, Taiwan, en gedeeltelijk door de gerichte project gefinancierd door het Research Center voor toegepaste wetenschappen, Academia Sinica, Taiwan.
....Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| RF sputtering systeem | Kao Duen Technology | N/A | |
| Oven voor zwavelbehandeling | Creating Nano Technologies | N/A | |
| Polymethylmethacrylaat (PMMA) | Microchem | 8110788 | Ontvlambaar |
| KOH, > 85% | Sigma-Aldrich | 30603 | |
| Aceton, 99,5% | Echo Chemical | CMOS110 | |
| Zwavel (S), 99,5% | Sigma-Aldrich | 13803 | |
| Molybdeen (Mo), 99,95% | Summit-Tech | N/A | |
| Wolfraam (W), 99,95% | Summit-Tech | N/A | |
| C-vlak saffier substraat | Summit-Tech | X171999 | (0001) ± 0,2 ° eenzijdig gepolijst |
| 300 nm SiO2/Si substraat | Summit-Tech | 2YCDDM | P-type Si substraat, resistiviteit: 1-10 Ω · cm. |
| Staalhouder (sputtering systeem) | Kao Duen Technology | N/A | Keramische materialen |
| Mechanische pomp (sputtering systeem) | Ulvac | D-330DK | |
| Diffusie pomp (sputtering systeem) | Ulvac | ULK-06A | |
| Massaflow controller | Brooks | 5850E | De maximale Argon flow is 400 mL/min |
| Manuele wielhoek poppet klep | King Lai | N/A | Vacuumbereik van 2500 ~ 1 × 10-8 torr |
| Raman meetsysteem | Horiba | Jobin Yvon LabRAM HR800 | |
| Transmissie elektronenmicroscopie | Fei | Tecnai G2 F20 | |
| Petrischaal | Kwo Yi | N/A | |
| Pincet | Venus | 2A | |
| Digitale droge kast | Jwo Ruey Technical | DRY-60 | |
| Dual-kanaal systeem sourcemeter | Keithley | 2636B |
Referenties
- Moldt, T., et al. High-Yield Production and Transfer of Graphene Flakes Obtained by Anodic Bonding. ACS Nano. 5, 7700-7706 (2011).
- Choi, W., et al. High-Detectivity Multilayer MoS2 Phototransistors with Spectral Response from Ultraviolet to Infrared. Adv. Mater. 24, 5832-5836 (2012).
- Liu, H., Neal, A. T., Ye....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
