Ohmse Contact Fabrication Met behulp van een Focused-Ion Beam Techniek en elektrische karakterisatie voor Layer halfgeleider nanostructuren

Het algemene doel van deze procedure is om de gefocuste ionenbundeltechniek te gebruiken om de fabricage van ohmse contacten op individuele nanostructuren van gelaagde halfgeleidermaterialen te observeren. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen in de nanotechnologie, zoals het maken van goede ohmse contacten op individuele nanomaterialen zonder alne-behandeling. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat de gefocuste ionenbundel-metaaldepositiebenadering zeer reproduceerbare elektrische contacten oplevert op individuele gelaagde halfgeleider-nanostructuren.

Het gehele proces is bovendien relatief eenvoudig in vergelijking met andere technieken, zoals trobin discography. Begin, na de structurele karakterisering van de molybdeen-diselenide-laagkristallen zoals beschreven in het bijbehorende tekstprotocol, met de vervaardiging van de molybdeen-diselenide-laag Nano Krystal-apparaten. Reinig eerst een pincet met aceton en vervolgens met alcohol.

Gebruik de pincet om vier tot acht stukjes molybdeendiselenide-laagkristallen te selecteren met een glanzend oppervlak en een oppervlakte groter dan 0,5 millimeter bij 0,5 millimeter. Plaats elk kristal op een stuk dicing tape met een oppervlakte van 20 millimeter bij 60 millimeter. Vouw de tape dubbel om de laag te exfoliëren.

Herhaal deze actie ongeveer 20 keer voor het kristal. Meestal kunnen laagkristallen worden gesplitst in talrijke kristallen van micrometerformaat. Neem drie met siliciumdioxide gecoate siliciumsubstraten met 16 pre-PA titanium-goudelektroden op het oppervlak.

Het oppervlak van elke mal moet ongeveer vijf millimeter bij vijf millimeter bedragen. Plaats de dicing-tape met de laag nano Krystal-poeder ondersteboven op elke device-mal. Tik lichtjes op de dicing-tape zodat er ongeveer 10 tot 100 kristallen van de maum-diselenide-laag op elke mal vallen.

Bevestig de voorbereide templates op een houder voor een gefocuseerde ionenbundel met behulp van geleidende koperfolietape. Plaats vervolgens de houder in de kamer van de gefocuseerde ionenbundel. Vacumeer de kamer tot 1 x 10⁵ millibars door op pomp te klikken.

Stel voor de SEM-modus de elektronenbundelstroom in op 41 pico ampère en de versnellingsspanning op 10 kilovolt. Stel vervolgens voor de FIB-modus de ionenbundelstroom in op 0,1 nano ampère en de versnellingsspanning op 30 kilovolt. Warm daarna het ionenbundelsysteem en het gasinjectiesysteem op.

Schakel de elektronenbundel in door op de knop beam on te klikken en stel het beeld scherp bij een lage vergroting van 100 x. Stel vervolgens de Z-axiale werkafstand in op 10 millimeters voor de SEM-modus. Verhoog nu de vergroting naar 5, 000 x en stel scherp op het monster.

Zodra de focus is ingesteld, voert u een kantelhoek van 52 graden in het navigatiemenu in om de hoek van de houder te kantelen. Selecteer vervolgens rechthoekige en vierkante molybdeendiselenide. Gebruik nanokristallen met een dikte variërend van 5 tot 3000 nanometers.

Neem voor de fabricage van de elektrode SCM-beelden van het beoogde onbehandelde materiaal bij verschillende vergrotingen variërend van 1000 x tot 10 000 x vóór de fabricage van de elektrode. Schakel vervolgens over naar de gefocuste ionenbundelmodus en neem een beeld op met de snapshot-modus om de blootstellingstijd van het beoogde materiaal aan ionenbombardement te verminderen. Definieer het gebied voor de depositie van de elektrode door eerst de depositiemodus voor platina te selecteren en vervolgens de dikte in te voeren als 0,2 tot 1,0 micron.

Breng vervolgens de capillair van het gasinjectiesysteem in de kamer door op het vak voor platina-depositie in het gasinjectieblok te klikken. Maak een nieuwe afbeelding met de snapshot-modus en pas de positie van de elektroden aan. Als het oorspronkelijk gedefinieerde patroon licht verschuift, schakel dan de gefocuste ionenbundel-depositie in. Trek na de depositie de capillair van het gasinjectiesysteem terug door het vak voor platina-depositie uit te vinken.

Schakel vervolgens over naar de modus van de scanningelektronenmicroscoop en maak beelden bij verschillende vergrotingen van de voltooide apparaten met twee of vier elektroden. Nadat de beelden zijn gemaakt, stelt u de kantelhoek van de houder opnieuw in op nul graden en maakt u aanvullende bovenaanzichtbeelden bij verschillende vergrotingen om de materiaalbreedte en de onderlinge afstand tussen de elektroden te schatten. Schakel na voltooiing de elektronenstraal- en ionenstraalsystemen uit en koel het gasinjectiesysteem af.

Ontlucht de kamer vervolgens met stikstofgas en haal daarna de houder uit de kamer. Sluit tot slot de kamerdeur en vacumeer de kamer. Nog één laatste keer.

Hier worden representatieve veldscanning-elektronenmicroscoopbeelden van de molybdeen IDE-apparaten met twee en vier aansluitingen getoond. Nadat een FM is gebruikt om de hoogte van een aantal nanoflakes te schatten, kunnen de ohmse contacten van de apparaten worden gekarakteriseerd door de stroom-spanningsrelatie te meten. De stroom-spanningscurven van dit apparaat vertonen een lineaire relatie, wat de ohmse contactconditie van de molybdeendiselenide-apparaten bevestigt.

Een dwarsdoorsnede-transmissie-elektronenmicroscopiebeeld van de interface tussen platina en molybdeendiselenide laat zien dat er door ionenbundelbombardement een legeringslaag van ongeveer 25 tot 30 nanometer is gevormd tussen het platina en het molybdeendiselenide. Een TEM-beeld met hoge resolutie van de interface toont aan dat er een amorfe legering is gevormd aan het oppervlak van het enkristal molybdeendiselenide. Deze legering bestaat uit een mengsel van molybdeen, selenium en platina in een verhouding van twee op vier op één zodra dit is beheerst.

Deze techniek kan in enkele uren worden voltooid als deze na de ontwikkeling correct wordt uitgevoerd. Deze techniek baant de weg voor onderzoekers in het veld van de nanotechnologie en materiaalkunde om de elektrische eigenschappen in hun halfgeleidermateriaalsystemen te onderzoeken.