Name: Um método padrão e confiável para fabricar nanoelectrónica bidimensional (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-28T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 12 s
Description: Aprenda um método confiável para fabricar nanoelectrónica bidimensional usando disulfureto de molibdénio e litografia por feixe de eletrões. Esta técnica padronizada permite localizar materiais 2D com precisão para dispositivos de pequena escala.

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Este trabalho foi financiado pelo Conselho Nacional de ciência, Taiwan sob contrato, não. A MAIORIA DOS 105-2112-M-003-016-MY3. Este trabalho também foi financiado em parte pelos laboratórios nacionais de dispositivo de Nano e laboratório de e-feixe de engenharia elétrica da Universidade Nacional de Taiwan.

1. processo de fabricação de transistores Quasi-heterojunction 2D
<ol><li>Prepare o comercial c-avião safira.<ol>
<li>Lave a safira polida inteiro único-lado (2 polegadas) com acetona.</li>
		<li>Lave o substrato safira com álcool isopropílico.</li>
	</ol></li>
	<li>Cresce-MoS2 em safira substrato usando CVD em um forno quente-parede.<ol>
<li>Lugar 0,6 g de pó de trióxido (MoO3) molibdênio em um barco de quartzo localizado no aquecimento do zona centro do forno. Coloca o substrato safira a jusante ao lado do barco de quartzo contendo o pó de3 MoO.</li>
		<li>Prepare o pó de enxofre (S) em um barco de quartzo separado do lado montante do forno. Manter a sua temperatura a 190 ° C durante a reação.</li>
		<li>Usar o argônio (Ar = 70 sccm, 40 Torr) gás fluxo para trazer os vapores de3 S e MoO ao substrato safira ao aquecimento da zona centro a 750 ° C.</li>
		<li>Manter a zona de aquecimento, depois de atingir a temperatura de crescimento desejado de 750 ° C, durante 15 min e então naturalmente arrefecer o forno à temperatura ambiente.</li>
	</ol></li>
	<li>Execute EBL. Nota: Uma fina Au de cerca de 5 nm foi depositado pela pulverização catódica para descarga durante todos os processos EBL no substrato safira<ol>
<li>Identificar, usando um microscópio óptico, uma área onde os flocos de monocamada MoS2 são observados, em seguida, criar o layout padrão de listra para essa área específica usando um software de desenho (AutoCAD).</li>
		<li>Rotação-casaco fotorresiste (PR), por exemplo poli (metilmetacrilato) (PMMA) ou P015, em cima da amostra a 2000 rpm por 60 s (temperatura ambiente). Certifique-se de que o PR cobriu toda a amostra após o revestimento de rotação.</li>
		<li>Aquecer a amostra (Soft Asse) a 100 ° C, por 90 s para evaporar os solventes na PR e melhorar a aderência.</li>
		<li>Converter o layout padrão na etapa 1.3.1 em um arquivo específico (exemplo: arquivo GDS) e enviá-lo no software EBL.</li>
		<li>Determine a dose ideal de feixe de elétrons com base na largura das linhas no layout. Nota: Para a largura da linha mais estreita do que 1 µm, a dose ideal de feixe de elétrons é 110 µC/cm2; de 1 a 5 µm Largura de linha, a dose é de 100 µC/cm2; e para maior do que 5 µm de largura de linha, a dose é de 80 µC/cm2.</li>
		<li>Começa a expor a amostra para o feixe de elétrons.</li>
		<li>Aplica Asse pós-exposição (PEB) na amostra após a exposição a fim de reduzir os efeitos de onda estacionária. Aquecer a amostra a 120 ° C, por 90 s.</li>
		<li>Use tetrametilamónio hidróxido (ouvido) 2.38% como desenvolvedor. Imergir a amostra ao ouvido para 80 s. lavagem fora o ouvido com 200 mL de água desionizada para 10 s.</li>
		<li>Examine se o padrão é bem desenvolvido por microscopia óptica.</li>
		<li>Conduta Asse difícil se livrar de água extra no cio PR. a amostra a 110 ° C por 90 s.</li>
	</ol></li>
	<li>Definir as estruturas de listra usando gravura de plasma de oxigênio (O2) de W 50 (1st gravura) por 30 s a 2 min e remover PR com 50 mL de acetona.</li>
	<li>Cresce Disseleneto de tungstênio (WSe2) usando CVD no local de destino, o que resultará em um crescimento preferencial de WSe2 camada entre as listras de2 MoS já existentes sobre o substrato de safira.<ol>
<li>Lugar 0,6 g de pó de tungstênio trióxido (WO3) em um barco de quartzo localizado no aquecimento do zona centro do forno. Coloca o substrato safira a jusante ao lado do barco de quartzo contendo o pó de3 WO.</li>
		<li>Prepare o pó de selênio (Se) em um barco de quartzo separado do lado montante do forno. Manter a sua temperatura a 260 ° C durante a reação.</li>
		<li>Uso de Ar/H2 (Ar = 90 sccm, H2 = 6 sccm, 20 Torr) gás fluxo para trazer os vapores de3 Se e WO ao substrato safira ao aquecimento da zona centro-925 ° C.</li>
		<li>Manter a zona de aquecimento, depois de atingir a temperatura de crescimento desejado de 925 ° C, durante 15 min e então naturalmente arrefecer o forno à temperatura ambiente.</li>
	</ol></li>
	<li>Fabrica a almofada do metal matrizes e marcas de alinhamento.<ol>
<li>Sobreposição de padrões de metal almofada matrizes e alinhamento as marcas usando fotolitos padronização técnica.</li>
		<li>Depósito 20 nm/60 nm Ti/Au usando o evaporador do canhão de elétrons. Nota: O ouro é usado para evitar a oxidação das almofadas do metais.</li>
		<li>Preparar e submergir a amostra de 100 mL de acetona para dissolver PR e realizar a decolagem. Apertar e explodir a acetona enquanto monitora todo o processo através de microscopia óptica até as almofadas metais tornam-se aparentes.</li>
	</ol></li>
	<li>Realizar outro processo EBL para sobrepor um padrão de forma de fita no topo do heterojunction de2 MoS2- WSe.<ol>
<li>Medir o deslocamento coordenado entre os locais de destino na MoS2- WSe2 heterojunction e as marcas de alinhamento utilizando microscopia óptica e criar o layout da faixa de opções-forma baseado nestas medições utilizando um software (AutoCAD).</li>
		<li>Rotação-casaco PR, por exemplo, PMMA ou P015, em cima da amostra a 2000 rpm por 60 s (temperatura ambiente). Certifique-se de que o PR cobriu toda a amostra após o revestimento de rotação.</li>
		<li>Aquecer a amostra (Soft Asse) a 100 ° C, por 90 s para evaporar os solventes na PR e melhorar a aderência.</li>
		<li>Converter o layout padrão na etapa 1.7.1 em um arquivo específico (exemplo: arquivo GDS) e enviá-lo no software EBL.</li>
		<li>Determine a dose ideal de feixe de elétrons com base na largura das linhas no layout. Nota: Para a largura da linha mais estreita do que 1 µm, a dose ideal de feixe de elétrons é 110 µC/cm2; de 1 a 5 µm Largura de linha, a dose é de 100 µC/cm2; e para maior do que 5 µm de largura de linha, a dose é de 80 µC/cm2.</li>
		<li>Configure a máquina EBL tal que a posição das marcas de alinhamento no substrato safira coincide com sua correspondência no layout.</li>
		<li>Começa a expor a amostra para o feixe de elétrons.</li>
		<li>Aplica PEB na amostra após a exposição, a fim de reduzir os efeitos de onda estacionária. Aquecer a amostra a 120 ° C, por 90 s.</li>
		<li>Use o ouvido 2.38% como o desenvolvedor. Imergir a amostra ao ouvido para 80 s. lavagem fora o ouvido com 200 mL de água desionizada para 10 s.</li>
		<li>Examine se o padrão é bem desenvolvido por microscopia óptica.</li>
		<li>Conduta Asse difícil se livrar de água extra no cio PR. a amostra a 110 ° C por 90 s.</li>
	</ol></li>
	<li>Gravura de plasma O2 (2nd gravura) pode usar para definir um heterojunction lateral em forma de fita e remover PR pela acetona.</li>
	<li>Execute o processo de EBL para sobrepor o padrão dos eléctrodos de metal de Ti/Au.<ol>
<li>Medir o deslocamento coordenado entre os locais de destino na MoS2- WSe2 heterojunction e as marcas de alinhamento utilizando microscopia óptica e criar o layout de eletrodo de metal com base nestas medições utilizando um software (AutoCAD).</li>
		<li>Rotação-casaco PR, por exemplo, PMMA ou P015, em cima da amostra a 2000 rpm por 60 s (temperatura ambiente). Certifique-se de que o PR cobriu toda a amostra após o revestimento de rotação.</li>
		<li>Aquecer a amostra (Soft Asse) a 100 ° C, por 90 s para evaporar os solventes na PR e melhorar a aderência.</li>
		<li>Converter o layout padrão na etapa 1.9.1 em um arquivo específico (exemplo: arquivo GDS) e enviá-lo no software EBL.</li>
		<li>Determine a dose ideal de feixe de elétrons com base na largura das linhas de metal no layout. Nota: Para a largura da linha metal mais estreita do que 1 µm, a dose ideal de feixe de elétrons é 110 µC/cm2; de 1 a 5 µm Largura de linha, a dose é de 100 µC/cm2; e para maior do que 5 µm de largura de linha, a dose é de 80 µC/cm2.</li>
		<li>Configure a máquina EBL tal que as posições das marcas de alinhamento no substrato safira coincide com sua correspondência no layout.</li>
		<li>Começa a expor a amostra para o feixe de elétrons.</li>
		<li>Aplica PEB na amostra após a exposição, a fim de reduzir os efeitos de onda estacionária. Aquecer a amostra a 120 ° C, por 90 s.</li>
		<li>Use o ouvido 2.38% como o desenvolvedor. Imergir a amostra ao ouvido para 80 s. lavagem fora o ouvido com 200 mL de água desionizada para 10 s.</li>
		<li>Examine se o padrão é bem desenvolvido por microscopia óptica.</li>
		<li>Conduta Asse difícil se livrar de água extra no cio PR. a amostra a 110 ° C por 90 s.</li>
	</ol></li>
	<li>Executar o lançamento e deposição de Metal de Ti/Au<ol>
<li>Depósito de metal de Ti/Au usando o injetor de elétron evaporador com a espessura de menos de 100 nm, caso contrário, será difícil remover o PR e o metal não desejado pela decolagem.</li>
		<li>Preparar e submergir a amostra de 100 mL de acetona para dissolver PR e realizar a decolagem. Apertar e explodir a acetona enquanto monitora todo o processo através de microscopia óptica, até que haja apenas linhas metais e almofadas deixadas.</li>
	</ol></li>
	<li>Executar o processo EBL etapa 1.9 mas sobrepor padrão do eletrodo metal o Pd/Au em vez de Ti/Au.</li>
	<li>Executar o processo de deposição e decolagem metal etapa 1.10 mas depositar Pd/Au em vez de Ti/Au.</li>
</ol>2. processo de fabricação de transistores de costas-condomínio fechado 2D
<ol><li>Prepare-se dependentes de volta Si/SiO2 substratos com marcas de alinhamento.<ol>
<li>Prepare o caseiro ou comercial SiO2/Si substrato.</li>
		<li>Usar fotolitos ou técnicas de padronização de EBL para definir a marca de alinhamento.</li>
		<li>Íon reativo gravura (RIE) no substrato /Si SiO2até a profundidade total da área alvo atingir 1000 nm e remove o PR por plasma de O2 para revelar as marcas de alinhamento formado.</li>
		<li>Sobreposição de padrões de matrizes de metal almofada usando fotolitos padronização técnica.</li>
		<li>Depósito 20 nm/60 nm Ti/Au usando o evaporador do canhão de elétrons. Nota: O ouro é usado para evitar a oxidação das almofadas do metais.</li>
		<li>Preparar e submergir a amostra de 100 mL de acetona para dissolver PR e realizar a decolagem. Apertar e explodir a acetona enquanto monitora todo o processo por microscopia óptica até as almofadas metais tornam-se aparentes.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Execute CVD de MoS2 no substrato safira em um forno quente-parede.<ol>
<li>Lugar 0,6 g de pó de3 MoO em um barco de quartzo localizado no aquecimento do zona centro do forno. Coloca o substrato safira a jusante ao lado do barco de quartzo contendo o pó de3 MoO.</li>
		<li>Prepare o pó de S em um barco de quartzo separado do lado montante do forno. Manter a sua temperatura a 190 ° C durante a reação.</li>
		<li>Usar o argônio (Ar = 70 sccm, 40 Torr) gás fluxo para trazer os vapores de3 S e MoO ao substrato safira ao aquecimento da zona centro a 750 ° C.</li>
		<li>Manter a zona de aquecimento, depois de atingir a temperatura de crescimento desejado de 750 ° C, durante 15 min e então naturalmente arrefecer o forno à temperatura ambiente.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Transferi MoS2 da safira para trás-bloqueadas SiO2/Si substrato.<ol>
<li>Casaco de rotação PMMA com a velocidade de rotação de 3500 rpm por 30 s em cima do filme2 de MoS.</li>
		<li>Asse o MoS2/sapphire amostra a 120 ° C por 3 min para reforçar o revestimento de PMMA.</li>
		<li>Mergulhe o MoS2amostra de /Sapphire 50 mL de solução de amoníaco (14,5%) para cerca de 30 min a 2 h para separar o filme2 do MoS do substrato safira.</li>
		<li>Pegue o filme e transferi-lo para o substrato de /Si SiO2.</li>
		<li>Asse a amostra de /Si MoS2/SiO2a fim de melhorar a adesão entre o MoS2 e SiO2 camadas. Aquece a amostra a 120 ° C, durante cerca de 30 min a 1 h.</li>
		<li>Remova o PMMA, lavando-o com 30 mL de acetona por cerca de 30 min a 2 h.</li>
		<li>Lavar a amostra com álcool isopropílico e usar nitrogênio para estragar tudo seco.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Execute EBL. Nota: Não há nenhum Au fina depositada no SiO2/Si substrato durante o processo de EBL desde Si de alguma forma é condutora.<ol>
<li>Medir o deslocamento coordenado entre os locais de destino e o alinhamento marca usando microscopia ótica e, baseado nestas medições, projetar o layout padrão dos eléctrodos de metal usando um software de design. Nota: Eletrodos de Metal ligar os pontos de destino da amostra de2 MoS em relação às pastilhas de metal no substrato /Si SiO2.</li>
		<li>Rotação-casaco PR, por exemplo, PMMA ou P015, em cima da amostra a 2000 rpm por 60 s (temperatura ambiente). Certifique-se de que o PR cobriu toda a amostra.</li>
		<li>Aquecer a amostra (Soft Asse) a 100 ° C, por 90 s para evaporar os solventes na PR e melhorar a aderência.</li>
		<li>Converter o layout padrão na etapa 2.4.1 em um arquivo específico (exemplo: arquivo GDS) e enviá-lo no software EBL.</li>
		<li>Determine a dose ideal de feixe de elétrons com base na largura das linhas de metal no layout. Nota: Para a largura da linha metal mais estreita do que 1 µm, a dose ideal de feixe de elétrons é 110 µC/cm2; de 1 a 5 µm Largura de linha, a dose é de 100 µC/cm2; e para maior do que 5 µm de largura de linha, a dose é de 80 µC/cm2.</li>
		<li>Configure a máquina EBL tal que a posição das marcas de alinhamento em Si/SiO2 substrato corresponde a sua correspondência no layout.</li>
		<li>Começa a expor a amostra para o feixe de elétrons.</li>
		<li>Aplica PEB na amostra após a exposição, a fim de reduzir os efeitos de onda estacionária. Aquecer a amostra a 120 ° C, por 90 s.</li>
		<li>Use o ouvido 2.38% como o desenvolvedor. Imergir a amostra ao ouvido para 80 s. lavagem fora o ouvido com 200 mL de água desionizada para 10 s.</li>
		<li>Examine se o padrão é bem desenvolvido por microscopia óptica.</li>
		<li>Conduta Asse difícil se livrar de água extra no cio PR. a amostra a 110 ° C por 90 s.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Executar o lançamento e deposição de Metal de Au<ol>
<li>Depósito de metal Au usando o injetor de elétron evaporador com a espessura de menos de 100 nm, caso contrário, será difícil remover o PR e o metal não desejado pela decolagem.</li>
		<li>Preparar e submergir a amostra de 100 mL de acetona para dissolver PR e realizar a decolagem. Apertar e explodir a acetona enquanto monitora o processo através de microscopia óptica, até que haja apenas linhas metais e almofadas deixadas.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

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<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>
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</ol>

Os autores não têm nada para divulgar.

Neste artigo, são demonstrados os procedimentos detalhados de fabricação eletrônica romance baseada em 2D materiais em escala nanométrica. Desde que os procedimentos de preparação de amostra de cada aplicativo tem diferenças com o outro, os processos sobrepostos foram tratados como o protocolo. Elétron feixe padronização combinado com determinação de material local e definição de eletrodo metal serve assim como o protocolo aqui. Entre os dois tipos de dispositivos citados, apresentaram-se todo o processo de transistores ...

Desde últimas décadas, a humanidade vem experimentando rápida downscale no tamanho dos transistores e, consequentemente, um aumento exponencial do número de transistores em circuitos integrados (ICs). Isso mantém o progresso contínuo da tecnologia de base de silicone de óxido metálico semicondutor complementar (CMOS)1. Além disso, esta tendência atual, o tamanho e o desempenho dos dispositivos fabricados são ainda na pista com a lei de Moore, que afirma que o número de transistores em chips eletrônicos, bem como seu desempenho, duplica aproximadamente cada dois anos, a2. Transistores CMOS estão presentes na maioria, se não todos, dos dispositivos eletrônicos disponíveis no mercado e tornando-se parte integrante da vida humana. Devido a isto, existem exigências contínuas para melhorias no desempenho e tamanho dos cavacos que foram empurrando os fabricantes para continuar a seguir a trilha de lei de Moore.
Infelizmente, a lei de Moore parece estar chegando ao fim devido à quantidade de calor gerado como mais circuitos de silício é espremido em uma pequena área2. Isto pede novos tipos de materiais que podem fornecer o mesmo, se não melhor, desempenho como silício e, ao mesmo tempo, pode ser implementado em uma escala relativamente menor. Recentemente, novos materiais promissores foram temas de muitas pesquisas de ciência de materiais. Tais materiais como unidimensional (1D) carbono nanotubes3,4,5,6,7, grafeno 2D8,9,10, 11 , 12e o metal de transição dichalcogenides (TMDs)13,14,15,16,17,18, são bons candidatos que podem ser usados como substituto para o CMOS à base de silicone e continuar a trilha de lei de Moore.
Fabricação de pequenos dispositivos requer cuidadosa determinação da localização do material para prosseguir com êxito para as outras técnicas de fabricação tais como litografia e definição de eletrodo de metal. Então, o método apresentado neste artigo foi projetado para atender a essa necessidade. Em comparação com a fabricação de semicondutores tradicionais técnicas19, a abordagem apresentada neste trabalho é alfaiate-equipado para o desenvolvimento de pequenos dispositivos que precisa de mais atenção em termos de encontrar a localização do material. O objetivo desse método é confiável fabricar engenhos de nanomaterial 2D, tais como transistores 2D volta-bloqueadas e Q-HBTs, utilizando processos de fabricação padrão. Isso pode servir como uma plataforma para desenvolvimentos futuros dispositivo como que abre o caminho para a produção de dispositivos futuros avançado nano-escala.
Na seção processo, os processos de fabricação de dispositivos baseados em materiais 2D, ou seja, o Q-HBT e 2D transistor volta-bloqueadas são discutidos em detalhe. Elétron feixe padronização combinado com determinação de material local e eletrodo metal definição compreende o protocolo, desde que eles são necessários em ambos os processos mencionados. Parte 1 discute o processo de fabricação passo a passo de Q-HBTs20; e parte 2 demonstra uma abordagem universal para obter o bissulfeto de molibdênio (CVD) de deposição de vapor químico (MoS2) transistores volta-condomínio fechado de transferência para decolagem21, que foi completamente mostrado no artigo. O fluxo de processo detalhado é ilustrado na (Figura 1).

<table><tbody><tr><td>Evaporador E-gun</td><td>AST</td><td>PEVA 600I</td><td></td></tr><tr><td>Au slug, 99,99%</td> <td>Bem-estar Enterprise Co</td><td>N / A</td><td></td></tr><tr><td>Ti slug, 99,99%</td> <td>Bem-estar Enterprise Co</td><td>N / A</td><td></td></tr><tr><td>Sistema de litografia de feixe E</td><td>Elionix</td><td>ELS7500-EX</td><td></td></tr><tr><td>Sistema CVD de parede fria</td> Ciência do <td>enxofre</td><td>SCW600S</td><td></td></tr><tr><td>C-plano Safira substrato</td><td>Summit-Tech</td><td>X171999</td><td>(0001) &plusmn; 0,2 > um lado lustrado</td></tr><tr><td>100 nanômetro SiO2/Si</td><td></td><td></td><td>fabricado na</td></tr><tr><td>solução da amônia</td><td>de NDL Solução 28</td><td>% Selectipur da amônia</td> de BASF Molibdênio de Selectipur <td></td></tr><tr><td>(Mo), tungstênio de 99.95%</td><td>Summit-Tech</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>(W), 99.95%</td><td>Summit-Tech</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Enxofre (S), 99,5%</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>13803</td><td></td></tr><tr><td>Polimetil Metacrilato (PMMA)</td> <td>Microchem</td><td>8110788</td><td>Uso para processo de transferência</td></tr><tr><td>Spin Coater</td><td>Laurell</td><td>WS 400B 6NPP LITE</td><td></td></tr><tr><td>Acetona</td><td>BASF</td><td>Acetona 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 para EBL</td><td>TOK</td><td>TDUR-P-015</td><td></td></tr><tr><td>Limpador de Plasma</td><td>Harrick Plasma</td><td>PDC-32G</td><td>Plasma de oxigênio</td></tr></tbody></table>

um método padrão e confiável para fabricar nanoelectrónica bidimensional

A Standard and Reliable Method to Fabricate Two-Dimensional Nanoelectronics

Materiais de bidimensional (2D) tem atraído grande atenção devido a suas propriedades únicas e aplicações potenciais. Como síntese de escala da bolacha de materiais 2D é ainda em fase incipiente, os cientistas não podem depender totalmente técnicas tradicionais de semicondutores para pesquisas relacionadas. Processos delicados de localizar os materiais para definição de eletrodo precisam ser bem controlado. Neste artigo, um protocolo universal de fabricação necessários para a fabricação eletrônica de nanoescala, tal como 2D quasi-heterojunction bipolar transistor (Q-HBT) e transistores 2D volta-bloqueadas são demonstrados. Este protocolo inclui a determinação da posição material, litografia de feixe de elétron (EBL), definição do metal do elétrodo, et al. Uma narrativa passo a passo dos procedimentos de fabricação para esses dispositivos também são apresentados. Além disso, os resultados mostram que cada um dos dispositivos fabricados atingiu alto desempenho com alta repetibilidade. Este trabalho revela uma descrição detalhada do fluxo de processo para a preparação de nanoelectrónica 2D, permite que os grupos de pesquisa aceder a esta informação e pavimentar o caminho para futuras eletrônica.

Para várias das pesquisas do autor correspondente, envolvendo o desenvolvimento de dispositivos materiais 2D, aplicaram-se os processos de fabricação do dispositivo. Nesta parte, os resultados de algumas dessas pesquisas são apresentados para demonstrar a efetividade do protocolo discutido acima. Uma monocamada de lateral WSe2-MoS2 Q-HBT20 é selecionado como o primeiro exemplo. Usando os processos de fabricação de dispositivo padrão detalhados...

O artigo tem como objetivo apresentar um procedimento de fabricação padrão e confiável para o desenvolvimento da futura baixa nanoelectrónica dimensional.

Um método padrão e confiável para fabricar nanoelectrónica bidimensional

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

Este método pode ajudar a responder a questões-chave no campo da fabricação de dispositivos de materiais 2D, relacionadas a técnicas para localizar com precisão amostras de materiais 2D na preparação para etapas posteriores de fabricação. A principal vantagem dessa técnica é que ela é adaptada ao desenvolvimento de dispositivos de pequena escala, para os quais encontrar a localização dos materiais é mais desafiador. Demonstrando o procedimento estarão Po-Chun Chen e Kristan, assistentes de pesquisa e alunos de pós-graduação do meu laboratório.O processo de fabricação requer dois substratos preparados. O primeiro é o dióxido de silício em silício com matrizes de almofadas de titânio e metal dourado. O segundo substrato é a safira com uma camada depositada de dissulfeto de molibdênio.Leve o substrato de safira com o dissulfeto de molibdênio para um revestidor de rotação. Gire o PMMA para cobrir a parte superior do dissulfeto de molibdênio a 3.500 rpm por 30 segundos. Em seguida, mova a amostra para uma chapa quente e asse a 120 graus Celsius por três minutos para fortalecer o revestimento de PMMA.Em seguida, prepare 50 mililitros de solução de amônia. Mergulhe a amostra para separar o dissulfeto de molibdênio do substrato. Depois que o filme se separar, remova-o da solução de amônia.Transfira o filme de dissulfeto de molibdênio para o dióxido de silício no substrato de silício. Para aumentar a adesão, asse a amostra a 120 graus Celsius por pelo menos 30 minutos. Recupere a amostra e coloque-a em 30 mililitros de acetona.Após cerca de 30 minutos, o PMMA será removido conforme indicado por uma mudança de cor. Antes de prosseguir, lave a amostra com álcool isopropílico e use nitrogênio para secá-la. Agora, prepare-se para realizar a litografia por feixe de elétrons.Use um microscópio óptico para medir o deslocamento entre os locais alvo e as marcas de alinhamento na amostra. Com base nessas medições, projete o layout do padrão do eletrodo de metal usando um software. Spin coat Photo Resist em cima da amostra e certifique-se de cobrir toda a amostra.Passe a assar a amostra a 100 graus Celsius por 90 segundos para aumentar a adesão. Na máquina de litografia por feixe de elétrons, carregue o design e posicione a amostra. As marcas de alinhamento no substrato de silício-dióxido de silício devem corresponder às marcas correspondentes no projeto.Exponha a amostra ao feixe de elétrons. Quando terminar, leve a amostra para uma placa quente. Aqueça a amostra a 120 graus Celsius por 90 segundos em um cozimento pós-exposição.Em seguida, tenha um recipiente de TMAH pronto como revelador e mergulhe a amostra por 80 segundos. Em seguida, lave a amostra em 200 mililitros de água deionizada por 10 segundos. Examine a amostra com um microscópio óptico para determinar se o padrão está bem desenvolvido.Se estiver bem desenvolvido, asse a amostra a 110 graus Celsius por 90 segundos. O próximo passo é usar um evaporador de canhão de elétrons para depositar 100 nanômetros de ouro na amostra. Após a deposição, trabalhe para remover o Photo Resist.Para dissolver o Photo Resist, prepare 100 mililitros de acetona. Mergulhe a amostra na acetona para realizar a decolagem. Monitore o processo com um microscópio óptico e pare quando apenas linhas de metal e almofadas permanecerem.Durante a caracterização, escolha uma fonte e um eletrodo de drenagem entre os do dispositivo e, em seguida, use um microscópio de força anatômica para aplicar uma carga à amostra. Aqui os Xs indicam onde as cargas foram aplicadas. As cargas do microscópio de força atômica resultam em uma tensão compressiva no dispositivo.Aqui estão as características de tensão atual do dispositivo de dissulfeto de molibdênio em diferentes forças aplicadas, produzindo tensão de compressão. Em uma determinada tensão, a corrente do dispositivo diminui com o aumento da força aplicada e vice-versa, indicando uma mudança na resistência do dispositivo, um comportamento esperado para um sensor piezoelétrico. Esses dados são para a resposta de corrente do dispositivo de dissulfeto de molibdênio para tensões compressivas repetidas a uma tensão de polarização fixa de um volt.A corrente de saída quase não muda com a aplicação repetida de 10 nanonewtons de força aplicada, sugerindo que o sensor é estável. Uma vez dominada e executada corretamente, essa técnica pode ser feita em 20 horas seguidas, incluindo a fabricação de todos os transistores. Após seu desenvolvimento, essa técnica pode servir como plataforma para futuros desenvolvimentos de nanodispositivos, pois abre caminho para a produção de futuros dispositivos avançados em nanoescala.Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como fabricar de forma confiável transistores 2D com back-gated usando processos de fabricação padrão, incluindo litografia por feixe de elétrons e eletrodeposição de metal. Embora esse método atenda ao desenvolvimento de dispositivos de nanomateriais 2D, ele também pode ser aplicado a materiais 1D. Não se esqueça de que trabalhar com TMAH, solução de amônia, PMMA e outros fotorresistores pode ser extremamente perigoso e equipamentos de proteção individual devem sempre ser usados durante a execução deste procedimento.

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Research

JoVE Journal

Engineering

Engenharia

Nós apresentamos métodos para a fabricação de microestruturas com padrões de nanotubos de carbono alinhados verticalmente (CNT), e sua utilização como moldes de mestre para a produção de microestruturas de polímero com a textura da superfície organizada em nanoescala. As florestas CNT são densificados por condensação de solvente na superfície do substrato, o que aumenta significativamente a sua densidade de embalagem e permite autodirigido formação de formas 3D.

Fabricação, Densificação e Replica Moldagem de Microestruturas de Nanotubos de Carbono 3D

Laser femtosegundo escrita direta é freqüentemente usado para criar tridimensionais (3D) em polímeros padrões e óculos. No entanto, os metais de padronização em 3D continua a ser um desafio. Descreve-se um método para a fabricação de nanoestruturas de prata embutido no interior de uma matriz de polímero usando um laser de femtosegundos centrado em 800 nm.

Um método para fabricar nanoestruturas de prata desconectados em 3D

Descrevemos uma técnica que permite que nanomoulding baixo custo nanoescala padronização de materiais funcionais, pilhas de materiais e dispositivos completos. Nanomoulding pode ser realizada em qualquer configuração de nanoimpressão e pode ser aplicado a uma grande variedade de materiais e processos de deposição.

Nanomoulding de Materiais Funcionais, um método de replicação Versátil Complementar Padrão para nanoimpressão

A fabricação de eletricamente endereçável, high-aspect-ratio (&gt; 1000:1) nanofios metálicos separados por intervalos de nanômetros individuais, seja através de camadas de sacrifício de alumínio e prata ou monocamadas auto-organizadas como modelos é descrito. Estas estruturas nanogap são fabricados sem uma sala limpa, ou quaisquer processos de foto-litografia de feixe de electrões ou por uma forma de extremidade litografia conhecido como nanoskiving.

Confecção Nanogaps por Nanoskiving

Descrevemos a fabricação do dispositivo e protocolo de medição para nanotubos baseados em biossensores de alta freqüência de carbono. A técnica de detecção de alta frequência atenua a iônica (Debye) efeito fundamental de triagem e permite nanotubo de biosensor para ser operado em soluções de força iônica alta onde biossensores eletrônicos convencionais falham. Nossa tecnologia oferece uma plataforma única para o ponto de atendimento (POC) biossensores eletrônicos que operam em condições...

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Nanofabricação de GaAs / AlGaAs Quantum Dots laterais de porta definidos

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Um método padrão e confiável para fabricar nanoelectrónica bidimensional

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