Name: Een standaard en betrouwbare methode om te fabriceren tweedimensionale nano-elektronica (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-28T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 12 s
Description: Leer een betrouwbare fabricagemethode voor 2D nanoelectronica met molybdeen disulfide en elektronenbundellithografie. Deze techniek verbetert de precisie bij het lokaliseren van 2D-materialen voor toekomstige nanoschaling.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dit werk werd gesteund door de nationale Raad voor Wetenschappen, Taiwan onder contract nr. DE MEESTE 105-2112-M-003-016-MY3. Dit werk werd ook gedeeltelijk ondersteund door de nationale Nano apparaat laboratoria en e-bundel laboratorium in elektrotechniek van de National Taiwan University.

1. 2D Quasi-heterojunctie Transistors Productie-procédé
<ol><li>Commerciële c-vliegtuig sapphire voor te bereiden.<ol>
<li>Wassen de hele één-kant geslepen saffier (2-inch) met aceton.</li>
		<li>Spoel de saffier substraat met isopropyl alcohol.</li>
	</ol></li>
	<li>Groeien Mnd2 op saffier substraat met behulp van CVD in een oven van hot-muur.<ol>
<li>Plaats 0.6 g molybdeen zwaveltrioxide (MoO3) poeder in een kwarts-boot ligt bij de verwarming zone midden van de oven. Zet de saffier substraat stroomafwaarts naast de boot van de kwarts met het MoO3 poeder.</li>
		<li>Zwavel (S) poeder in een aparte kwarts boot aan de stroomopwaartse zijde van de oven te bereiden. Handhaaf de temperatuur op 190 ° C tijdens de reactie.</li>
		<li>Gebruik van argon (Ar = 70 sccm, 40 Torr) gas doorstroming naar de S en MoO3 dampen op de saffier substraat te brengen terwijl de verwarming van de zone van het centrum tot 750 ° C.</li>
		<li>Houd de verwarmingszone, na het bereiken van de gewenste groei temperatuur van 750 ° C, gedurende 15 minuten en vervolgens natuurlijk koelen van de oven tot kamertemperatuur.</li>
	</ol></li>
	<li>EBL uitvoeren Opmerking: Een dunne Au van ongeveer 5 nm werd afgezet door de sputteren voor het nakomen van tijdens alle EBL processen op saffier substraat<ol>
<li>Identificeren, met behulp van een optische Microscoop, een gebied waar Mnd2 enkelgelaagde vlokken worden waargenomen, dan het ontwerp van de lay-out van het patroon streep voor dat specifieke gebied met behulp van een ontwerpsoftware (AutoCAD).</li>
		<li>Spin-jas fotoresist (PR), bijvoorbeeld van polymethylmethacrylaat (PMMA) of P015, op de top van het monster bij 2000 rpm voor 60 s (kamertemperatuur). Zorg ervoor dat de PR het gehele monster na spin coating heeft behandeld.</li>
		<li>Het verwarmen van het monster (zachte bak) bij 100 ° C gedurende 90 s om te verdampen de oplosmiddelen in de PR en de hechting te verbeteren.</li>
		<li>De indeling van de patroon in stap 1.3.1 omzetten in een specifiek bestand (voorbeeld: GDS-bestand), en in de software van de EBL te uploaden.</li>
		<li>De ideale dosis van elektronenbundel op basis van de breedte van de lijnen in de lay-out te bepalen. Opmerking: Voor de breedte van de uitvoerregel kleiner dan 1 µm, de ideale dosering van elektronenbundel is 110 µC/cm2; voor de breedte van de uitvoerregel van 1 tot en met 5 µm is de dosis 100 µC/cm2; en voor de breedte van de uitvoerregel breder dan 5 µm, de dosis is 80 µC/cm2.</li>
		<li>Start bloot aan elektronenbundel monster.</li>
		<li>Breng post-exposure bak (PEB) op het monster na de blootstelling ter vermindering van de effecten van de staande golf. Het verwarmen van het monster bij 120 ° C gedurende 90 s.</li>
		<li>Tetramethylammonium hydroxide (TMAH) 2.38% gebruiken als ontwikkelaar. Onderdompelen van het monster, tot TMAH voor 80 s. Wash uit de TMAH met 200 mL gedeïoniseerd water voor 10 s.</li>
		<li>Onderzoeken of het patroon is goed ontwikkeld door optische microscopie.</li>
		<li>Voeren van harde bak om zich te ontdoen van de extra water in PR. serie het monster bij 110 ° C gedurende 90 s.</li>
	</ol></li>
	<li>Definiëren van de structuren van de streep met behulp van 50 W zuurstof (O2) plasma etsen (1st etsen) voor 30 s 2 min te verwijderen PR met behulp van 50 mL aceton.</li>
	<li>Groeien wolfraam diselenide (WSe2) met behulp van CVD op de doellocatie, die in een gewenste groei van WSe2 laag tussen de reeds bestaande Mnd2 strepen op de saffier substraat resulteren zal.<ol>
<li>Plaats 0.6 g wolfraam zwaveltrioxide (WO3) poeder in een kwarts-boot ligt bij de verwarming zone midden van de oven. Zet de saffier substraat stroomafwaarts naast de boot van de kwarts met het WO3 poeder.</li>
		<li>Seleen (Se) poeder in een aparte kwarts boot aan de stroomopwaartse zijde van de oven te bereiden. Handhaaf de temperatuur bij 260 ° C tijdens de reactie.</li>
		<li>Gebruik Ar/H2 (Ar = 90 sccm, H2 = 6 sccm, 20 Torr) gas flow te brengen van de Se en WO3 dampen op de saffier ondergrond terwijl de verwarming van de zone van het centrum tot 925 ° C.</li>
		<li>Houd de verwarmingszone, na het bereiken van de gewenste groei temperatuur van 925 ° C, gedurende 15 minuten en vervolgens natuurlijk koelen van de oven tot kamertemperatuur.</li>
	</ol></li>
	<li>Het fabriceren van de metal pad arrays en uitlijning merken.<ol>
<li>Bedekken de patronen van de metal pad arrays en uitlijning de merken fotolithografie patronen techniek gebruiken.</li>
		<li>Storting 20 nm/60 nm Ti/Au Elektronenkanonnen verdamper gebruiken. Opmerking: Goud is gebruikt om te voorkomen dat de oxidatie van de metalen pads.</li>
		<li>Bereiden en dompelen van het monster tot 100 mL aceton te ontbinden PR en uitvoeren van de astronauten. Schudden en de aceton blazen terwijl de follow-up van het hele proces via optische microscopie totdat de metalen pads blijken.</li>
	</ol></li>
	<li>Een ander EBL proces om de overlay van een lint vorm patroon op de top van de Mnd2- WSe2 heterojunctie uitvoeren<ol>
<li>Meten van de coördinaat verplaatsing tussen de doellocaties in de Mnd2- WSe2 heterojunctie en de uitlijning markeert met behulp van optische microscopie en ontwerpen van de lint-vorm lay-out op basis van deze metingen met behulp van een software (AutoCAD).</li>
		<li>Spin-jas PR, bijvoorbeeld PMMA of P015, op de top van het monster bij 2000 rpm voor 60 s (kamertemperatuur). Zorg ervoor dat de PR het gehele monster na spin coating heeft behandeld.</li>
		<li>Het verwarmen van het monster (zachte bak) bij 100 ° C gedurende 90 s om te verdampen de oplosmiddelen in de PR en de hechting te verbeteren.</li>
		<li>De indeling van de patroon in stap 1.7.1 omzetten in een specifiek bestand (voorbeeld: GDS-bestand), en in de software van de EBL te uploaden.</li>
		<li>De ideale dosis van elektronenbundel op basis van de breedte van de lijnen in de lay-out te bepalen. Opmerking: Voor de breedte van de uitvoerregel kleiner dan 1 µm, de ideale dosering van elektronenbundel is 110 µC/cm2; voor de breedte van de uitvoerregel van 1 tot en met 5 µm is de dosis 100 µC/cm2; en voor de breedte van de uitvoerregel breder dan 5 µm, de dosis is 80 µC/cm2.</li>
		<li>De machine van de EBL instellen zodanig dat de positie van de merken uitlijning in het sapphire substraat overeenkomt met haar briefwisseling in de lay-out.</li>
		<li>Start bloot aan elektronenbundel monster.</li>
		<li>Breng PEB op het monster na blootstelling ter vermindering van de effecten van de staande golf. Het verwarmen van het monster bij 120 ° C gedurende 90 s.</li>
		<li>Gebruik TMAH 2.38% als de ontwikkelaar. Onderdompelen van het monster, tot TMAH voor 80 s. Wash uit de TMAH met 200 mL gedeïoniseerd water voor 10 s.</li>
		<li>Onderzoeken of het patroon is goed ontwikkeld door optische microscopie.</li>
		<li>Voeren van harde bak om zich te ontdoen van de extra water in PR. serie het monster bij 110 ° C gedurende 90 s.</li>
	</ol></li>
	<li>O2 plasma etsen (2nd etsen) gebruiken om te definiëren een lint-vormige laterale heterojunctie en verwijder PR met aceton.</li>
	<li>Uitvoeren van de EBL-proces om te bedekken het patroon van de Ti/Au metalen elektroden.<ol>
<li>Meten van de coördinaat verplaatsing tussen de doellocaties in de Mnd2- WSe2 heterojunctie en de uitlijning markeert met behulp van optische microscopie en ontwerpen van de metaalelektrode lay-out op basis van deze metingen met behulp van een software (AutoCAD).</li>
		<li>Spin-jas PR, bijvoorbeeld PMMA of P015, op de top van het monster bij 2000 rpm voor 60 s (kamertemperatuur). Zorg ervoor dat de PR het gehele monster na spin coating heeft behandeld.</li>
		<li>Het verwarmen van het monster (zachte bak) bij 100 ° C gedurende 90 s om te verdampen de oplosmiddelen in de PR en de hechting te verbeteren.</li>
		<li>De indeling van de patroon in stap 1.9.1 omzetten in een specifiek bestand (voorbeeld: GDS-bestand), en in de software van de EBL te uploaden.</li>
		<li>De ideale dosis van elektronenbundel op basis van de breedte van de metalen lijnen in de lay-out te bepalen. Opmerking: Voor metalen lijnbreedte smaller dan 1 µm, de ideale dosis van elektronenbundel is 110 µC/cm2; voor de breedte van de uitvoerregel van 1 tot en met 5 µm is de dosis 100 µC/cm2; en voor de breedte van de uitvoerregel breder dan 5 µm, de dosis is 80 µC/cm2.</li>
		<li>De machine van de EBL instellen zodanig dat de posities van de merken uitlijning in het sapphire substraat overeenkomt met haar briefwisseling in de lay-out.</li>
		<li>Start bloot aan elektronenbundel monster.</li>
		<li>Breng PEB op het monster na blootstelling ter vermindering van de effecten van de staande golf. Het verwarmen van het monster bij 120 ° C gedurende 90 s.</li>
		<li>Gebruik TMAH 2.38% als de ontwikkelaar. Onderdompelen van het monster, tot TMAH voor 80 s. Wash uit de TMAH met 200 mL gedeïoniseerd water voor 10 s.</li>
		<li>Onderzoeken of het patroon is goed ontwikkeld door optische microscopie.</li>
		<li>Voeren van harde bak om zich te ontdoen van de extra water in PR. serie het monster bij 110 ° C gedurende 90 s.</li>
	</ol></li>
	<li>Uitvoeren van Ti/Au metalen afzetting en astronauten<ol>
<li>Storten van Ti/Au metaal Elektronenkanonnen verdamper met de dikte van minder dan 100 nm, anders, het is moeilijk te verwijderen van de PR en de ongewenste metaal door astronauten.</li>
		<li>Bereiden en dompelen van het monster tot 100 mL aceton te ontbinden PR en uitvoeren van de astronauten. Schudden en de aceton blazen terwijl de follow-up van het hele proces via optische microscopie, totdat er alleen metalen lijnen en remblokken links.</li>
	</ol></li>
	<li>Het proces van EBL in stap 1.9 uitvoeren maar bedekken de Pd/Au-metaalelektrode patroon in plaats van Ti/Au.</li>
	<li>De metalen afzetting en lift-off proces in stap 1.10 uitvoeren maar storten Pd/Au in plaats van Ti/Au.</li>
</ol>2. 2D Back-gated Transistors Productie-procédé
<ol><li>Rug-gated Si/SiO2 substraten met uitlijning merken voor te bereiden.<ol>
<li>Zelfgemaakte of commerciële SiO2/Si substraat voor te bereiden.</li>
		<li>Fotolithografie of EBL patronen technieken gebruiken om te definiëren van de uitlijning is ingeschakeld.</li>
		<li>Reactive ion etching (RIE) uitvoeren op het substraat van SiO2/Si tot de totale diepte van het doelgebied 1000 nm bereikt en verwijder de PR door O2 plasma te onthullen van de gevormde uitlijning merken.</li>
		<li>De patronen van de metal pad arrays gebruikmakend van de fotolithografie techniek patronen bedekken.</li>
		<li>Storting 20 nm/60 nm Ti/Au Elektronenkanonnen verdamper gebruiken. Opmerking: Goud is gebruikt om het voorkomen van oxidatie van de metalen pads.</li>
		<li>Bereiden en dompelen van het monster tot 100 mL aceton te ontbinden PR en uitvoeren van de astronauten. Schudden en de aceton blazen terwijl de follow-up van het hele proces door optische microscopie totdat de metalen pads blijken.</li>
	</ol>
</li>
	<li>CVD van Mnd2 op saffier substraat in een hot-wall oven uitvoeren.<ol>
<li>Plaats 0.6 g MoO3 poeder in een kwarts-boot ligt bij de verwarming zone midden van de oven. Zet de saffier substraat stroomafwaarts naast de boot van de kwarts met het MoO3 poeder.</li>
		<li>S poeder in een aparte kwarts boot aan de stroomopwaartse zijde van de oven te bereiden. Handhaaf de temperatuur op 190 ° C tijdens de reactie.</li>
		<li>Gebruik van argon (Ar = 70 sccm, 40 Torr) gas doorstroming naar de S en MoO3 dampen op de saffier substraat te brengen terwijl de verwarming van de zone van het centrum tot 750 ° C.</li>
		<li>Houd de verwarmingszone, na het bereiken van de gewenste groei temperatuur van 750 ° C, gedurende 15 minuten en vervolgens natuurlijk koelen van de oven tot kamertemperatuur.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Mnd2 van de saffier overbrengen aan de achterkant-gated SiO2/Si ondergrond.<ol>
<li>Spin vacht PMMA met de snelheid van de rotatie van 3500 rpm voor 30 s op de top van de film van de2 Mnd.</li>
		<li>Bak de Mnd2/sapphire monster bij 120 ° C gedurende 3 min ter versterking van de PMMA-coating.</li>
		<li>Dompel de Mnd2/Sapphire monster in 50 mL ammoniakale oplossing (14,5%) voor ongeveer 30 minuten tot 2 uur om te scheiden van de Mnd2 film van de saffier substraat.</li>
		<li>Halen van de film en over te brengen naar het SiO2/Si substraat.</li>
		<li>Bak de Mnd2/SiO2/Si monster teneinde de hechting tussen de Mnd2 en SiO2 lagen. Verwarm het monster bij 120 ° C gedurende ongeveer 30 minuten tot 1 h.</li>
		<li>Verwijder de PMM door wassen met 30 mL aceton voor ongeveer 30 minuten tot 2 uur.</li>
		<li>Spoel het monster met isopropyl alcohol en het gebruik van stikstof te blazen het droog.</li>
	</ol>
</li>
	<li>EBL uitvoeren Opmerking: Er is geen dunne Au gestort op SiO2/Si substraat EBL tijdens aangezien Si een of andere manier geleidende is.<ol>
<li>Meten van de coördinaat verplaatsing tussen de doellocaties en de uitlijning markeert met behulp van optische microscopie en, op basis van deze metingen, ontwerpt de indeling van de patroon van de metalen elektroden met behulp van een ontwerpsoftware. Opmerking: Metalen elektroden verbinden met de punten van de doelgroep in de Mnd2 steekproef de metalen pads in de SiO2/Si substraat.</li>
		<li>Spin-jas PR, bijvoorbeeld PMMA of P015, op de top van het monster bij 2000 rpm voor 60 s (kamertemperatuur). Zorg ervoor dat de PR het gehele monster heeft behandeld.</li>
		<li>Het verwarmen van het monster (zachte bak) bij 100 ° C gedurende 90 s om te verdampen de oplosmiddelen in de PR en de hechting te verbeteren.</li>
		<li>De indeling van de patroon in stap 2.4.1 omzetten in een specifiek bestand (voorbeeld: GDS-bestand), en in de software van de EBL te uploaden.</li>
		<li>De ideale dosis van elektronenbundel op basis van de breedte van de metalen lijnen in de lay-out te bepalen. Opmerking: Voor metalen lijnbreedte smaller dan 1 µm, de ideale dosis van elektronenbundel is 110 µC/cm2; voor de breedte van de uitvoerregel van 1 tot en met 5 µm is de dosis 100 µC/cm2; en voor de breedte van de uitvoerregel breder dan 5 µm, de dosis is 80 µC/cm2.</li>
		<li>De machine van de EBL instellen zodanig dat de positie van de merken uitlijning in het Si/SiO2 substraat overeenkomt met haar briefwisseling in de lay-out.</li>
		<li>Start bloot aan elektronenbundel monster.</li>
		<li>Breng PEB op het monster na de blootstelling ter vermindering van de effecten van de staande golf. Het verwarmen van het monster bij 120 ° C gedurende 90 s.</li>
		<li>Gebruik TMAH 2.38% als de ontwikkelaar. Onderdompelen van het monster, tot TMAH voor 80 s. Wash uit de TMAH met 200 mL gedeïoniseerd water voor 10 s.</li>
		<li>Onderzoeken of het patroon is goed ontwikkeld door optische microscopie.</li>
		<li>Voeren van harde bak om zich te ontdoen van de extra water in PR. serie het monster bij 110 ° C gedurende 90 s.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Uitvoeren van Au metaal afzetting en astronauten<ol>
<li>Storten van Au metaal Elektronenkanonnen verdamper met de dikte van minder dan 100 nm, anders, het is moeilijk te verwijderen van de PR en de ongewenste metaal door astronauten.</li>
		<li>Bereiden en dompelen van het monster tot 100 mL aceton te ontbinden PR en uitvoeren van de astronauten. Schudden en de aceton blazen terwijl de follow-up van het proces via de optische microscopie, totdat er alleen metalen lijnen en remblokken verliet.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Kim, Y. B. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/245574353_Challenges_for_Nanoscale_MOSFETs_and_Emerging_Nanoelectronics">Challenges for Nanoscale MOSFETs and Emerging Nanoelectronics.</a> Transactions on Electrical and Electronic Materials. 11 (3), 93-105 (2010).</li>
<li>Waldrop, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+chips+are+down+for+Moore%27s+law%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">The chips are down for Moore's law.</a> Nature. 530 (7589), 144-147 (2016).</li>
<li>Lan, Y. W., Chang, W. H., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0008622312004782">Effects of oxygen bonding on defective semiconducting and metallic single-walled carbon nanotube bundles.</a> Carbon. 50 (12), 4619-4627 (2012).</li>
<li>Lan, Y. W., Aravind, K., Wu, C. S., Kuan, C. H., Chang-Liao, K. S., Chen, C. D. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0008622312003119">Interplay of spin-orbit coupling and Zeeman effect probed by Kondo resonance in a carbon nanotube quantum dot.</a> Carbon. 50 (10), 3748-3752 (2012).</li>
<li>Lan, Y. W., Nguyen, L. N., Lai, S. J., Lin, M. C., Kuan, C. H., Chen, C. D. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/1.3619177">Identification of embedded charge defects in suspended silicon nanowires using a carbon-nanotube cantilever gate.</a> Applied Physics Letters. 99 (5), (2011).</li>
<li>De Volder, M. F. L., Tawfick, S. H., Baughman, R. H., Hart, A. J. Carbon nanotubes: present and future commercial applications. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDe+Volder%2C+MFL+%22Science+%28New+York%2C+N.Y.%29%22">Science (New York, N.Y.)</a>. 339 (6119), 535-539 (2013).</li>
<li>Eatemadi, A., Daraee, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Carbon+nanotubes%3A+Properties%2C+synthesis%2C+purification%2C+and+medical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale+Research+Letters%22%5BJournal%5D)">Carbon nanotubes: Properties, synthesis, purification, and medical applications.</a> Nanoscale Research Letters. 9 (1), 1-13 (2014).</li>
<li>Lan, Y. W., Chang, W. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymer-free+patterning+of+graphene+at+sub-10-nm+scale+by+low-energy+repetitive+electron+beam%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Polymer-free patterning of graphene at sub-10-nm scale by low-energy repetitive electron beam.</a> Small. 10 (22), 4778-4784 (2014).</li>
<li>Romero, M. F., Bosca, A., et al. <a target="_blank" href="https://ieeexplore.ieee.org/document/8022984/">Impact of 2D-Graphene on SiN Passivated AlGaN/GaN MIS-HEMTs Under Mist Exposure.</a> IEEE Electron Device Letters. 38 (10), 1441-1444 (2017).</li>
<li>Blaschke, B. M., Tort-Colet, N., et al. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/2053-1583/aa5eff/meta">Mapping brain activity with flexible graphene micro-transistors.</a> 2D Materials. 4 (2), 25040(2017).</li>
<li>Zhu, Z., Murtaza, I., Meng, H., Huang, W. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/ra/c6ra27674a#!divAbstract">Thin film transistors based on two dimensional graphene and graphene/semiconductor heterojunctions.</a> RSC Advances. 7 (28), 17387-17397 (2017).</li>
<li>Kim, S. J., Choi, K., Lee, B., Kim, Y., Hong, B. H. <a target="_blank" href="https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-matsci-070214-020901">Materials for Flexible, Stretchable Electronics: Graphene and 2D Materials.</a> Annual Review of Materials Research. 45 (1), 63-84 (2015).</li>
<li>Manzeli, S., Ovchinnikov, D., Pasquier, D., Yazyev, O. V., Kis, A. <a target="_blank" href="https://www.nature.com/articles/natrevmats201733">2D transition metal dichalcogenides.</a> Nature Reviews Materials. 2, (2017).</li>
<li>Kolobov, A. V., Tominaga, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKolobov%2C+AV+%22Emerging+Applications+of+2D+TMDCs%22">Emerging Applications of 2D TMDCs</a>. 239, Springer Series in Materials Science. 473-512 (2016).</li>
<li>Nguyen, L. N., Lan, Y. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Resonant+tunneling+through+discrete+quantum+states+in+stacked+atomic-layered+MoS2%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Resonant tunneling through discrete quantum states in stacked atomic-layered MoS2.</a> Nano Letters. 14 (5), 2381-2386 (2014).</li>
<li>Torres, C. M., Lan, Y. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-Current+Gain+Two-Dimensional+MoS2-Base+Hot-Electron+Transistors%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">High-Current Gain Two-Dimensional MoS2-Base Hot-Electron Transistors.</a> Nano Letters. 15 (12), 7905-7912 (2015).</li>
<li>Jariwala, D., Sangwan, V. K., Lauhon, L. J., Marks, T. J., Hersam, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emerging+Device+Applications+for+Semiconducting+Two-Dimensional+Transition+Metal+Dichalcogenides%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Emerging Device Applications for Semiconducting Two-Dimensional Transition Metal Dichalcogenides.</a> ACS Nano. 8 (2), 1102-1120 (2014).</li>
<li>Choi, W., Choudhary, N., Han, G. H., Park, J., Akinwande, D., Lee, Y. H. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369702116302917">Recent development of two-dimensional transition metal dichalcogenides and their applications.</a> Materials Today. 20 (3), 116-130 (2017).</li>
<li>Xiao, H. <a target="_blank" href="https://spie.org/Publications/Book/924283?SSO=1">Introduction to Semiconductor Manufacturing Technology, Second Edition</a>. , Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers. (2012).</li>
<li>Lin, C. Y., Zhu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Atomic-Monolayer+Two-Dimensional+Lateral+Quasi-Heterojunction+Bipolar+Transistors+with+Resonant+Tunneling+Phenomenon%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Atomic-Monolayer Two-Dimensional Lateral Quasi-Heterojunction Bipolar Transistors with Resonant Tunneling Phenomenon.</a> ACS Nano. 11 (11), 11015-11023 (2017).</li>
<li>Qi, J., Lan, Y. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Piezoelectric+effect+in+chemical+vapour+deposition-grown+atomic-monolayer+triangular+molybdenum+disulfide+piezotronics%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Piezoelectric effect in chemical vapour deposition-grown atomic-monolayer triangular molybdenum disulfide piezotronics.</a> Nature Communications. 6, (2015).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

In dit artikel worden de gedetailleerde procedures voor het fabriceren van nieuwe elektronica op basis van 2D materialen in nanometerschaal gedemonstreerd. Aangezien de monsterbereidingsprocedures voor elke toepassing verschillen met elkaar hebben, worden de overlappende processen werden behandeld als het protocol. Electron beam patronen in combinatie met materiële locatie bepaling en metaalelektrode definitie fungeert dus als het protocol hier. Tussen de twee soorten apparaten genoemd, het hele proces van 2D rug-gated t...

Sinds afgelopen decennia, heeft mensheid ondervonden snelle downscale in de grootte van de transistors en, bijgevolg, een exponentiële toename van het aantal transistoren in geïntegreerde circuits (ICs). Hierdoor blijft de voortdurende vooruitgang van silicium gebaseerde aanvullende metal-oxide semiconductor (CMOS) technologie1. Bovendien zijn deze huidige trend in de grootte en de prestaties van gefabriceerde apparaten nog steeds op schema met de wet van Moore, waarin staat dat het aantal transistors op elektronische chips, evenals hun prestaties, ongeveer elke twee jaar2 verdubbelt. CMOS transistoren zijn aanwezig in de meeste, zo niet alle, van de elektronische apparaten beschikbaar in de markt en waardoor het een integraal onderdeel van mensenlevens. Wegens dit zijn er continu eisen voor verbeteringen in de chip grootte en prestaties die de fabrikanten te houden na de Moores wet nummer hebben geduwd.
Helaas lijkt de wet van Moore te worden nadert zijn einde vanwege de hoeveelheid warmte zoals meer silicium circuits is geperst in een klein gebied2. Dit vraagt om nieuwe soorten materialen die hetzelfde bieden kunnen, zo niet beter, prestaties als silicium en, tegelijkertijd, in een relatief kleinere schaal kan worden geïmplementeerd. Onlangs zijn nieuwe veelbelovende materialen onderwerpen van vele materiaalkunde onderzoek geweest. Dergelijke materialen zoals eendimensionale (1D) koolstof nanotubes3,4,5,6,7, 2D grafeen8,9,10, 11 , 12en overgangsmetalen dichalcogenides (TMDs)13,14,15,16,17,18, zijn goede kandidaten die kunnen worden gebruikt als vervanging van de silicium gebaseerde CMOS en blijven de Moores wet nummer.
Fabricage van kleinschalige apparaten vereist zorgvuldige bepaling van de locatie van het materiaal succesvol overgaan tot de andere technieken van de fabricage zoals lithografie en metaalelektrode definitie. Dus, de methode die in dit document gepresenteerd werd ontworpen om deze behoefte. Vergeleken met de traditionele halfgeleider productie technieken19, is de in dit document gekozen benadering kleermaker-gemonteerd aan de ontwikkeling van kleinschalige apparaten die moet meer aandacht worden besteed in termen van het vinden van de locatie van het materiaal. Het doel van deze methode is om betrouwbaar fabriceren 2D nanomateriaal apparaten, zoals 2D rug-gated transistors en Q-HBTs, met behulp van standaard fabricage processen. Dit kan dienen als een platform voor toekomstige nanodevice ontwikkelingen zoals het effent de weg naar de productie van toekomstige geavanceerde nanoschaal-apparaten.
In het gedeelte van de procedure, worden de fabricage processen voor 2D materialen gebaseerde apparaten namelijk, de Q-HBT en 2D rug-gated transistor in detail besproken. Electron beam patronen in combinatie met materiële locatie bepaling en metaalelektrode definitie bestaat uit het protocol, aangezien ze in beide genoemde processen zijn verplicht. Deel 1 behandelt de stapsgewijze Productie-procédé van Q-HBTs20; en deel 2 toont een universele aanpak om te verkrijgen chemical vapor deposition (CVD) molybdeen disulfide (Mnd2) rug-gated transistoren van overdracht tot aan lift-off21, die volledig is aangetoond in het artikel. Het verloop van het gedetailleerde proces wordt geïllustreerd in (Figuur 1).

<table><tbody><tr><td>E-gun Evaporator</td><td>AST</td><td>PEVA 600I</td><td></td></tr><tr><td>Au slug, 99.99%</td><td>Well-Being Enterprise Co</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Ti slug, 99.99%</td><td>Well-Being Enterprise Co</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>E-beam Lithography System</td><td>Elionix</td><td>ELS7500-EX</td><td></td></tr><tr><td>Cold Wall CVD System</td><td>Sulfur Science</td><td>SCW600S</td><td></td></tr><tr><td>C-plane Sapphire substrate</td><td>Summit-Tech</td><td>X171999</td><td>(0001) ± 0.2 ° eenzijdig gepolijst</td></tr><tr><td>100 nm SiO2/Si</td><td></td><td></td><td>Gemaakt in NDL</td></tr><tr><td>Ammonia Solution</td><td>BASF</td><td>Ammonia Solution 28% Selectipur</td><td></td></tr><tr><td>Molybdenum (Mo), 99.95%</td><td>Summit-Tech</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Tungsten (W), 99.95%</td><td>Summit-Tech</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Sulfur (S), 99.5%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>13803</td><td></td></tr><tr><td>Polymethyl Methacrylate (PMMA)</td><td>Microchem</td><td>8110788</td><td>Gebruik voor overdrachtsproces</td></tr><tr><td>Spin Coater</td><td>Laurell</td><td>WS 400B 6NPP LITE</td><td></td></tr><tr><td>Acetone</td><td>BASF</td><td>Acetone EL Selectipur</td><td></td></tr><tr><td>Isopropanol (IPA)</td><td>BASF</td><td>2-Propanol UPS</td><td></td></tr><tr><td>Photo Resist voor EBL</td><td>TOK</td><td>TDUR-P-015</td><td></td></tr><tr><td>Plasma Cleaner</td><td>Harrick Plasma</td><td>PDC-32G</td><td>Zuurstofplasma</td></tr></tbody></table>

een standaard en betrouwbare methode om te fabriceren tweedimensionale nano-elektronica

A Standard and Reliable Method to Fabricate Two-Dimensional Nanoelectronics

Tweedimensionale (2D) materialen hebben enorme aandacht vanwege hun unieke eigenschappen en toepassingsmogelijkheden. Aangezien wafer schaal synthese van 2D materiaal nog in wording stadia is, vertrouwen wetenschappers niet volledig op traditionele halfgeleider technieken voor verwant onderzoek. Gevoelige processen van het lokaliseren van het materiaal dat de definitie van de elektrode moeten goed worden gecontroleerd. In dit artikel vereist een universele fabricage-protocol in het vervaardigen van nanoschaal elektronica, zoals 2D quasi-heterojunctie bipolaire transistoren (Q-HBT) en 2D rug-gated transistoren zijn aangetoond. Dit protocol omvat de bepaling van materiële positie, electron beam lithografie (EBL), metaalelektrode definitie, et al.. Een stap voor stap-verhaal van de fabricage-procedures voor deze apparaten worden ook gepresenteerd. Bovendien blijkt dat elk van de gefabriceerde apparaten hoge prestaties met hoge herhaalbaarheid heeft bereikt. Dit werk toont een uitgebreide beschrijving van het verloop van het proces voor het voorbereiden van 2D nano-elektronica, laat de onderzoeksgroepen om toegang tot deze informatie, en de weg naar toekomstige elektronica.

Het apparaat fabricage processen zijn toegepast op een aantal van de bijbehorende auteur onderzoekt met betrekking tot de ontwikkeling van 2D materiaal apparaten. In dit deel, worden de resultaten van een aantal van deze onderzoeken voorgesteld om aan te tonen de effectiviteit van het protocol zoals hierboven besproken. Een enkelgelaagde laterale WSe2-Mnd2 Q-HBT20 is geselecteerd als het eerste voorbeeld. Met behulp van de standaard apparaat f...

Het artikel beoogt de invoering van een standaard en betrouwbare fabricage-procedure voor de ontwikkeling van toekomstige lage dimensionale nano-elektronica.

Een standaard en betrouwbare methode om te fabriceren tweedimensionale nano-elektronica

Two-dimensional (2D) materials have attracted huge attention due to their unique properties and potential applications. Since wafer scale synthesis of 2D ...

Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van sleutelvragen op het gebied van 2D-materiaalapparaatfabricage, met betrekking tot technieken om 2D-materiaalmonsters nauwkeurig te lokaliseren in de voorbereiding voor latere fabricagefasen. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat deze is afgestemd op de ontwikkeling van kleinschalige apparaten, waarvoor het lokaliseren van materialen uitdagender is. De procedure wordt gedemonstreerd door Po-Chun Chen en Kristan, onderzoeksassistenten en afgestudeerde studenten uit mijn laboratorium.Het fabricageproces vereist twee voorbereide substraten. De eerste is een rugzijde-gegatte siliciumdioxide op silicium met titanium- en goudmetalen pad-arrays. Het tweede substraat is saffier met een gedeponeerde laag molybdeendisulfide.Neem de saffier substraat met het molybdeendisulfide naar een spin coater. Spin coat PMMA om de bovenkant van het molybdeendisulfide te bedekken op 3.500 tpm gedurende 30 seconden. Breng vervolgens het monster naar een hotplate en bak het 3 minuten op 120 graden Celsius om de PMMA-coating te versterken.Bereid vervolgens 50 milliliter ammoniakoplossing. Dompel het monster onder om het molybdeendisulfide van het substraat te scheiden. Zodra de film gescheiden is, verwijder het uit de ammoniakoplossing.Breng de molybdeendisulfide film over naar de siliciumdioxide op het silicium substraat. Om de hechting te verbeteren, bak het monster gedurende ten minste 30 minuten op 120 graden Celsius. Haal het monster terug en plaats het in 30 milliliter aceton.Na ongeveer 30 minuten zal de PMMA worden verwijderd, zoals aangegeven door een verandering in kleur. Voordat u doorgaat, spoelt u het monster af met isopropylalcohol en gebruikt u stikstof om het droog te blazen. Bereid nu de elektronenbundel-litografie voor.Gebruik een optisch microscoop om de verplaatsing tussen de doellocaties en de uitlijningsmarkeringen op het monster te meten. Op basis van deze metingen ontwerpt u het lay-outpatroon van de metalen elektrode met behulp van software. Spin coat Photo Resist bovenop het monster en zorg ervoor dat het het hele monster bedekt.Ga door met het zachte bakken van het monster gedurende 90 seconden op 100 graden Celsius om de hechting te verbeteren. Upload bij de elektronenbundel-litografie machine het ontwerp en plaats het monster. De uitlijningsmarkeringen in het silicium-siliciumdioxide substraat moeten overeenkomen met de overeenkomstige markeringen in het ontwerp.Stel het monster bloot aan de elektronenbundel. Wanneer u klaar bent, brengt u het monster naar een hotplate. Verwarm het monster gedurende 90 seconden tot 120 graden Celsius in een post-exposure bake.Heb vervolgens een container met TMAH klaar als ontwikkelaar en dompel het monster 80 seconden onder. Was vervolgens het monster in 200 milliliter gedeïoniseerd water gedurende 10 seconden. Onderzoek het monster met een optisch microscoop om te bepalen of het patroon goed ontwikkeld is.Als het goed ontwikkeld is, hardbakken het monster gedurende 90 seconden op 110 graden Celsius. De volgende stap is om een elektronenpistool-evaporator te gebruiken om 100 nanometer goud op het monster af te zetten. Na de afzetting, werkt u aan het verwijderen van de Photo Resist.Om de Photo Resist op te lossen, bereid 100 milliliter aceton voor. Dompel het monster onder in de aceton om lift-off uit te voeren. Bewaak het proces met een optisch microscoop en stop wanneer er alleen nog metaallijnen en pads overblijven.Tijdens de karakterisering, kies een bron en een afvoerelektrode van die in het apparaat, en gebruik vervolgens een atoomkrachtmicroscoop om een belasting op het monster toe te passen. Hier geven X'en aan waar belastingen zijn toegepast. De belastingen van de atoomkrachtmicroscoop resulteren in een compressieve spanning op het apparaat.Hier zijn de stroom-spanningskarakteristieken van het molybdeendisulfide-apparaat bij verschillende toegepaste krachten die compressieve spanning produceren. Bij een bepaalde spanning neemt de stroom van het apparaat af met een toename van toegepaste kracht en vice versa, wat duidt op een verandering in de weerstand van het apparaat, een gedrag dat wordt verwacht voor een piëzo-sensor. Deze gegevens zijn voor de stroomrespons van het molybdeendisulfide-apparaat voor herhaalde compressieve spanningen bij een vaste bias-spanning van één volt.De uitgangsstroom verandert nauwelijks met de herhaalde toepassing van 10 nanonewtons toegepaste kracht, wat suggereert dat de sensor stabiel is. Eenmaal onder de knie en goed uitgevoerd, kan deze techniek in 20 rechte uren worden gedaan, inclusief de fabricage van alle transistors. Na de ontwikkeling kan deze techniek dienen als platform voor toekomstige nanodevice-ontwikkelingen, omdat het de weg vrijmaakt voor de productie van toekomstige geavanceerde nanoschaalapparaten.Na het bekijken van deze video, zou u een goed begrip moeten hebben van hoe u betrouwbaar 2D rugzijde-gegate transistors kunt fabriceren met behulp van standaard fabricageprocessen, inclusief elektronenbundel-litografie en metalen elektrodepositie. Hoewel deze methode is afgestemd op de ontwikkeling van 2D-nanomateriaalapparaten, kan deze ook worden toegepast op 1D-materialen. Vergeet niet dat het werken met TMAH, ammoniakoplossing, PMMA en andere fotoweerstanden buitengewoon gevaarlijk kan zijn en dat er altijd persoonlijke beschermingsmiddelen moeten worden gedragen tijdens het uitvoeren van deze procedure.

a-standard-reliable-method-to-fabricate-two-dimensional

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

We presenteren methoden voor de productie van een patroon microstructuren van verticaal uitgelijnde koolstof nanobuisjes (CNTs), en hun gebruik als master mallen voor de productie van polymeer microstructuren met georganiseerde nanoschaal oppervlaktestructuur. De CNT bossen verdicht door condensatie van oplosmiddel op het substraat, die aanzienlijk verhoogt de pakkingsdichtheid en maakt zelfsturend vorming van 3D-vormen.

Fabrication, verdichting, en Replica Molding van 3D Carbon Nanotube Microstructuren

Femtoseconde-laser direct-writing wordt vaak gebruikt om drie-dimensionale (3D) patronen te creëren in polymeren en glazen. Echter, patronen metalen in 3D blijft een uitdaging. We beschrijven een werkwijze voor het vervaardigen zilver nanostructuren ingesloten in een polymere matrix met een femtosecondelaser gecentreerd bij 800 nm.

Een methode om Disconnected Silver Nanostructuren Vervaardig in 3D

We beschrijven een nanomoulding techniek die goedkope nanoschaal patronen van functionele materialen, materialen stapels en volledige apparaten mogelijk maakt. Nanomoulding kan worden uitgevoerd op elke nanoimprinting installatie en kan worden toegepast op een groot aantal materialen en depositieprocessen.

Nanomoulding van Functional Materials, een veelzijdige aanvulling patroon replicatie methode om nanoimprinting

De fabricage van elektrisch adresseerbare, high-aspect-ratio (&gt; 1000:1) metalen nanodraden gescheiden door spleten van enkele nanometers behulp van opofferende lagen aluminium en zilver of zelf-geassembleerde monolaag zoals templates wordt beschreven. Deze nanogap structuren zijn vervaardigd zonder clean room of een foto-of electron-beam lithografische processen door een vorm van edge lithografie bekend als nanoskiving.

Fabriceren Nanogaps door Nanoskiving

We beschrijven het apparaat fabricage en meetprotocol voor koolstof nanobuis gebaseerde hoge frequentie biosensoren. De hoge frequentie sensing techniek vermindert de fundamentele ionische (Debye) screening effect en laat nanobuis biosensor in hoge ionische sterkte oplossingen waar conventionele elektronische biosensoren niet worden bediend. Onze technologie biedt een uniek platform voor point-of-care (POC) elektronische biosensoren die in fysiologisch relevante omstandigheden.

Fabricage van koolstof nanobuis High-Frequency Nano-elektronische biosensoren voor Sensing in High Ionic Strength Solutions

Dit document presenteert een gedetailleerde fabricage protocol voor gate-gedefinieerde halfgeleider laterale quantum dots op galliumarsenide heterostructuren. Deze nanoschaal apparaten worden gebruikt om enkele elektronen vangen voor gebruik als quantum bits in quantum information processing of voor andere mesoscopic experimenten zoals coherent geleidingsmetingen.

Nanofabricage van Gate-gedefinieerde GaAs / AlGaAs Lateral Quantum Dots

We rapporteren een eenvoudige methode voor het vervaardigen van een ultrahoge dichtheid reeks van verticaal besteld klein-moleculaire biologische nanodraden. Deze methode maakt het mogelijk voor de synthese van complexe heterostructured hybride nanodraad geometrieën, die goedkoop kunnen worden gekweekt op willekeurige substraten. Deze structuren hebben potentiële toepassingen in organische elektronica, opto-elektronica, chemische sensing, fotovoltaïsche en spintronica.

Ultrahoge dichtheid Array of verticaal uitgelijnd klein-moleculaire biologische Nanodraden inzake willekeurige Substrates

Het fabricageproces en experimentele karakteriseringstechnieken die relevant zijn voor enkele-elektronpompen op basis van silicium metaal-oxide-halfgeleider kwantumdots worden besproken.

Silicon metaal-oxide-halfgeleider Quantum Dots voor Single-electron Pumping

We rapporteren een protocol voor het combineren van de atomaire metrologie van de Scanning Tunneling Microscope voor oppervlaktemodellering met selectieve Atomic Layer Deposition en Reactieve Ionen Etching. Met behulp van een robuust proces dat talrijke atmosferische blootstellingen en transport omvat, worden 3D nanostructuren met atomaire metrologie vervaardigd.

Atomair traceerbaar Nanostructuur Fabrication

In deze paper, stroom gesubsidieerde diëlektroforese blijkt voor de zelf-assemblage van nanowire apparaten. De fabricage van een silicium nanowire veld effect transistor wordt weergegeven als een voorbeeld.

Stroom-bijgewoonde diëlektroforese: Een Low-Cost methode voor de fabricage van hoogwaardige oplossing-verwerkbaar Nanowire apparaten

Hier presenteren we een protocol om te controleren het verbindingsnummer in vaste stoffen met behulp van de elektrolyt.

Elektrische-veldbesturingselement van elektronische Staten in WS2 nanoapparaten door het elektrolyt Gating

Leer een betrouwbare fabricagemethode voor 2D nanoelectronica met molybdeen disulfide en elektronenbundellithografie. Deze techniek verbetert de precisie bij het lokaliseren van 2D-materialen voor toekomstige nanoschaling.

Een standaard en betrouwbare methode om te fabriceren tweedimensionale nano-elektronica

Meer video's verkennen