Расширенный Экспериментальные методы низкотемпературной магнитотранспорте измерения новых материалов

Краткое содержание

Мы описываем методологию механического отслаивания и осаждения чешуек новых материалов с микронными размерами на подложку, изготовления конструкций экспериментальных устройств для экспериментов с транспортом и измерения магнитотранспорта в сухом гелиевом криостате замкнутого цикла при температурах до 0,300 К и магнитных полях до 12 Тл.

Аннотация

Новые электронные материалы часто впервые производятся с помощью процессов синтеза, которые дают объемные кристаллы (в отличие от монокристаллического синтеза тонких пленок) с целью исследования исследовательских материалов. Некоторые материалы представляют собой проблему, в которой традиционный метод изготовления стержней Холла недостаточен для производства измеряемого устройства для измерения транспортировки образца, главным образом потому, что размер монокристалла слишком мал для прикрепления проводов к образцу в конфигурации стержня Холла. Это может быть, например, связано с тем, что первая партия синтезированного нового материала дает очень маленькие монокристаллы или потому, что требуются хлопья образцов от одного до очень небольшого количества монослоев. Для того, чтобы обеспечить быстрое определение характеристик материалов, которое может быть выполнено параллельно с совершенствованием методологии их выращивания, был разработан метод изготовления устройств для очень малых образцов, позволяющий характеризовать новые материалы сразу после производства предварительной партии. Небольшая вариация этой методики применима к получению устройств с использованием отслоенных образцов двумерных материалов, таких как графен, гексагональный нитрид бора (hBN) и дихалькогениды переходных металлов (TMD), а также многослойных гетероструктур таких материалов. В данной работе представлены подробные протоколы изготовления экспериментальным устройством фрагментов и чешуек новых материалов с микронными размерами на подложке и последующего измерения в коммерческой сверхпроводящей магнитной магнитной системе сухого гелия замкнутого цикла при температурах до 0,300 К и магнитных полях до 12 Тл.

Введение

Погоня материалов платформ для электроники передовые технологии требует методы синтеза высокой пропускной материалов и последующего характеристики. Новые материалы, представляющие интерес в этом стремлении может быть произведено в объеме путем прямого синтеза ^1,2 реакции, электрохимической ^3,4 роста и другими способами ⁵ в более быстром, чем мода более сложных кристаллических тонких одного методов осаждения пленки, такой как молекулярно-лучевой эпитаксии или химического осаждения из паровой. Обычный метод для измерения транспортных свойств объемных образцов кристалла расщеплять прямоугольную форму призмы фрагмент с размерами примерно 1 мм х 1 мм х 6 мм и прикрепите провод приводит к выборке в баре конфигурации Hall ^6.

Некоторые материалы представляют собой вызов, в котором традиционный метод изготовления устройства основная зал бар недостаточно, чтобы произвести измеримые устройство для измерения образца транспорта. Это может быть бытьвызвать полученные кристаллы слишком малы, чтобы прикрепить проволочные к, даже под мощным оптическим микроскопом, потому что требуемая толщина образца составляет порядка одного лишь несколькими монослоев, либо потому, что одним направлен для измерения стопку слоистый двумерной Материалы с ближней или суб-нанометровой толщины. Первая категория состоит из, например, нанопроволоки и некоторые препараты оксида молибдена бронзы ^7. Вторая категория состоит из отдельных очень-несколькими слоями двумерных материалов, таких как графен ^8, TMDS _(MoS 2, WTE _2, и т.д.), и топологические изоляторы (Bi ₂ Se _3, Sb Bi _{х 1-X Te} 3 и т.д.). Третья категория состоит из гетероструктур, полученных путем укладки отдельных слоев двумерных материалов ручной сборки с помощью передачи слоя, в первую очередь трехслойной стопку HBN-графена-HBN ^9.

Поисковое исследование романа еlectronic материалы требует адекватных методов получения устройства на труднодоступных меры образцов. Часто, первая партия нового материала, синтезированного прямой реакции или электрохимической роста дает очень маленькие монокристаллов с размерами от размера заказа мкм. Такие образцы исторически оказалось весьма трудно прикрепить металлические контакты, требуя улучшение показателей роста образец для достижения более крупных кристаллов для облегчения изготовления транспортного устройства, представляя собой препятствие в высокой пропускной исследований новых материалов. Для того чтобы быстро характеристику материалов, метод изготовления устройства для очень маленьких образцов была разработана, чтобы обеспечить характеристику новых материалов, как только предварительный пакетной был произведен. Небольшое изменение этой методологии применим к производству устройств, использующих расслоенные выборки двумерных материалов, таких как графеновом, HBN и TMDS, а также многослойные гетероструктуры такого мариалы. Устройства привязаны и провод связью с пакетом для вставки в коммерческом сверхпроводящим магнитом, сухой гелий крупный цикл криостата магнитотранспорт системы. Транспорт измерения проводятся при температуре до 0,300 K и магнитных полей до 12 Т.

Протокол

1. Подготовка основания

1. Получить 4 дюйма кремния (Si) пластин, состоящую из сильно легированного р-легированного кремния покрыта примерно 300 нм _SiO 2. Эта структура подложки позволит подложка для использования в качестве задних ворот.
2. Использование составление / разработки программного обеспечения, дизайн 1 см × 1 см рисунок с равномерно расположенными функций, таких как перечисленные крестов, в х и у направлении для использования в качестве позиционных локаторов на подложке для переданных хлопьев выборки и выравнивания марок для электронно-лучевой литографии ( Рисунок 1).
   1. Откройте новый файл в редакционной программы, такие как AutoCAD.
   2. Используйте полилинии сделать следующие знаки: I) кресты, образованные из пересекающихся 2,25 мкм × 12.00 мкм прямоугольники помечены 8,25 мкм × 14.25 мкм цифр расстоянии 150 мкм друг от друга; II) глобальные позиционные идентификаторы образованные углу подключен 30 мкм квадраты, помеченные 16.50 × 28.50 мкм цифровой Чараcters; III) небольшие 15 мкм × 15 мкм кресты на одинаковом расстоянии от любых заданных четырех позиционных идентификаторов расстоянии 150 мкм друг от друга.
   3. Убедитесь, что все позиционные идентификаторы вписываются в 1 см × 1 см пределах.
   4. Сохраните файл как .gds файл или сохранить как другой файл (например, .dxf) и преобразовать его в .gds файла.
3. Разработка или заказ от коммерческого источника фотошаблон с выше 1 см × 1 см узора выстроенных по 4 дюйма × 4 дюйма пространства для обеспечения полного охвата копий рисунка на 4 дюйма кремниевой пластины.
4. Литографически картина фоторезиста маска на кремниевой пластины.
   1. Приложите 4-дюймовый пластины патрон для фоторезиста блесны. Убедитесь, что он должным образом закреплен в.
   2. Использование чистых пинцет, разместить Si пластины на вращателя патрона. Убедитесь, что пластина по центру патрона.
   3. Использование пластиковой пипетки, охватывают весь пластины в polydimethylglutarimide основе взлета сопротивляться (LOR).
   4. Спин ЛОР-покрытием пластинына 4000 оборотов в минуту в течение 45 сек.
   5. Печь ЛОР-покрытием пластины при 170 ° С в течение 5 мин.
   6. Пусть ЛОР-покрытием пластины для охлаждения в течение 1-2 мин.
   7. Использование чистых пинцет, поместите ЛОР-покрытием пластины Si на вращателя патрона. Убедитесь, что пластина по центру патрона.
   8. Использование пластиковой пипетки, охватывают весь пластины в обычной новолака позитивного фоторезиста, предназначенный для 60 сек выпекать при 115 ° С до получения 12,3 kÀ пальто.
   9. Спин пластины при 5000 оборотах в минуту в течение 60 сек.
   10. Выпекать пластины в 90-110 ° С в течение 60 сек.
   11. Пусть пластины остыть в течение 1-2 мин.
   12. Подготовка к контактной литографии, поместив фотошаблона в маске выравнивателя с рисунком хрома маски вниз (по направлению к пластине) и загрузка двухслойная-фоторезиста покрытием пластины под маской, так что фоторезист обращена вверх (по направлению к маске ).
   13. Выравнивание пластины к маске, так что совокупность пластины будут сформированы с помощью выстроенных 1 см15; 1 см узоры.
   14. Выставьте в УФ-широкополосных (350 нм до 450 нм) света с помощью I-линии (365 нм полосовой фильтр) в 100 мДж / ^см 2, или 20 мВт / см ^{2 для} 4,8 сек.
   15. После воздействия, развивать фоторезиста, покрывающий пластины, погружая его в обычном новолака положительного фоторезиста-совместимый решения для разработчиков при комнатной температуре в течение 40-60 сек с мягким и последовательной агитации.
   16. После погружения в ванну с раствором проявителя, промыть пластины в деионизированной воде.
   17. Использование пистолет азота, сушить развитых фоторезиста маски покрытием пластины.
5. Депозит Cr / Au металла на фоторезист маски с покрытием пластины в с использованием электронно-лучевой испаритель.
   1. Vent электронного пучка испарителя камеру.
   2. Место вафли лицом вниз на образец держателя пластины.
   3. Открыть электронный пучок испарителя дверь камеры.
   4. Поместите образец-держателе в держатель подложки с пластины вниз.
   5. Убедитесь, что Cr и Au являются однимиисточники осаждения.
   6. Закройте электронно-лучевой испаритель отсека и насос камеру, по крайней мере 4 ^× 10 -5 Па (3 × 10 ^-7 торр).
   7. Депозит: 50 А Cr в 0,5 Å / сек.
   8. Депозит 750 А Au на 1 а / сек.
   9. После осаждения, позволяют камере остыть в течение около 20 мин.
   10. Vent электронного пучка испарителя камеру.
   11. Удалить выборки опорной плиты и удалить пластину от пластины.
   12. Закройте электронного пучка испарителя отсека и накачать камеру.
6. Выполните металла старта.
   1. Приготовьте ванну ацетон или N-метил-2-пирролидон на основе растворителей достаточно погрузить 4 дюйма пластины. Нагреть ванну с растворителем до 75 ° С на горячей плите и удерживать при этой температуре.
   2. Погрузить 4-дюймовый пластины в ванне с растворителем. Накройте ванну так, чтобы растворитель не испаряется слишком.
   3. Пусть пластина сидеть в ванне растворителя при 75° C в течение 6-24 ч. Будьте осторожны, чтобы не позволить все испаряются растворителя.
   4. Удерживая образец чуть ниже поверхности растворителя с использованием пинцета и тонко распылить ацетон с распылитель по всей поверхности пластины, чтобы удалить поднятую-от металла.
   5. Промыть пластины в ванне изопропанола в течение 1-2 мин.
   6. Промыть пластины в ванне деионизированной воды в течение 1-2 мин.
   7. Использование пистолет азота, сушить пластины.
7. Нарезать пластины на отдельные куски образцов с использованием алмазного писца или нарезания кубиками пилу. При использовании в кости пилы, защитить поверхность пластины с маской ПММА.
   1. Приложите 4-дюймовый пластины патрон для фоторезиста блесны. Убедитесь, что он должным образом закреплен в.
   2. Использование чистых пинцет, поместите пластину на вращателя патрона. Убедитесь, что пластина по центру патрона.
   3. Использование пластиковой пипетки, покрывают всю подложку в полиметилметакрилат (ПММА).
   4. Спин ПММА с покрытием пластин в 5000 оборотов в минуту для120 сек.
   5. Печь пластины ПММА с покрытием при 180 ° С в течение 120 сек.
   6. Пусть пластины остыть в течение 1-2 мин в ПММА с покрытием.
   7. Нарезать образец в отдельных выборочных кусков приблизительно 1 см × 1 см в диаметре.
8. Удалить органический остаток от пластины поверхности.
   1. Готовят ванну серной кислоты и пероксида водорода на основе отпарной / органического очистителя, ванну ацетона ванну изопропанола и две ванны деионизированной воды.
   2. Пусть подложки штук понежиться в ванне ацетона в течение 15 мин при перемешивании по высокочастотной обработки ультразвуком.
   3. Перемещение подложки штук в изопропанол ванной и дайте ему впитаться в течение 15 мин при перемешивании высокочастотной обработки ультразвуком.
   4. Перемещение части, чтобы субстрат деионизированной водой в бане и дайте ему впитаться в течение 15 мин при перемешивании высокочастотной обработки ультразвуком.
   5. Перемещение субстрата куски на другую деионизированной водой в бане и дайте ему впитаться в течение 15 мин при перемешивании высокочастотной обработки ультразвуком.
   6. Перемещение части, чтобы субстрат кислоты и пероксида водорода на основе отпарной / органического чистого ванной серной и дайте ему впитаться в течение 60 мин без перемешивания.
   7. В то время как подложка куски в органическом чистого ванной, правильно распоряжаться содержимое других ванн и очистки посуды. Приготовьте два новых деионизированной воды ванны.
   8. После зачистки органического, поместите кусочки субстрата в деионизированной воды и ванной дайте ему впитаться в течение 5 мин при перемешивании по высокочастотной обработки ультразвуком.
   9. Перемещение субстрата куски на другую деионизированной водой в бане и дайте ему впитаться в течение 5 мин при перемешивании по высокочастотной обработки ультразвуком.
   10. Использование пистолет азота, сушить субстрат штук.

2. Передача образцов хлопья с подложкой

1. Обобщить или получить высококачественный объемный образец из сотрудника или коммерческого источника.
2. Отшелушивание образцы хлопьев.
   1. Вырезать несколько штук стандартного пластины перетасовки TAре слегка большего, чем 1 см х 3 см, оставляя защитную бумагу, закрывающую клей.
   2. Используя острую бритву, осторожно удалить часть прокладочной бумаги таким образом, чтобы чуть более 1 см х 1 см клея подвергается на каждом куске пленки.
   3. Плотно нажмите клейкую часть, приготовленный кусок ленты от объемного образца. Если масса образца состоит из очень мелких порошкообразных кусочков, залить небольшим количеством образца на предметное стекло и нажмите ленту в накопленного образца на слайде.
   4. Очистите ленту с объемным образцом обеспечения хорошего покрытия образца на клей.
   5. Нажмите клейкой стороне ленты с образцами хлопья очень твердо против липкой стороной другого куска ленты.
   6. Очистите две части ленты друг от друга и визуально осмотреть покрытие образца на обеих частях ленты.
   7. Повторите 2.2.5 и 2.2.6 процесс до тех пор, образец хлопья появляются почти прозрачный.
   8. Плотно прижмите клейкую сторону ленты остроумияч образцы хлопьев о кусок подготовленную поверхность с шага 1. Пил ленты в сторону, чтобы оставить образцы хлопьев, прилипших к подложке.
3. Визуально искать подходящие хлопья образцов с использованием оптического микроскопа (рисунок 2) и обратите внимание на их расположение подложки с использованием позиционных меток узорчатые шагом 1,2-1,4.
4. Измерьте толщину образца хлопьев с помощью атомно-силовой микроскопии (АСМ). Примеры хлопьев должно быть меньше, чем 100 нм ^{толщиной} 10.
5. Депозит диоксид кремния распыленных (по желанию).
   Примечание: Этот шаг необходим, если только ван-дер-Ваальса придерживаясь образца на подложку недостаточно для адекватного сцепления. Делать это запрещает изготовление образца в баре Холла с процедурой, описанной в этой статье (шаг 3.3).
   1. Vent распыления замок загрузку системы.
   2. Открыть нагрузки замок.
   3. Место образца шт гостеприимны переданы образцы чешуек на держателе образца и образца местоДержатель на трансферном руку.
   4. Закройте дверь блокировки нагрузки и откачки замок нагрузки.
   5. Инициирование последовательность передачи держателя образца к камере напыления.
   6. Подождите базовой вакууме 2,7 × 10 ^-5 Па (2 × 10 ^-7).
   7. Использование источника питания постоянного тока, распыления 100-200 нм SiO ₂ на образец штук вмещающих переданы хлопья образца.
   8. После осаждения, инициировать последовательность для возврата держателя образца к замку нагрузки.
   9. Vent замок нагрузки и снимите держатель образца.
   10. Удалить части из держателя образца.
   11. Откачка распыления замок загрузку системы.
6. Подготовьте стопку хлопьев слоистых материалов
   Примечание: Этот шаг необходим, только если исследователь желает произвести гетероструктуры, состоящую из нескольких хлопьев слущенных и выявленных на этапах 2.1-2.4.
   1. Создать прозрачную механическую печать, поставив небольшую каплю Polydimethylsiloxane (PDMS) на стекло и отверждения в вакууме.
   2. Спин полипропилен карбонат (PPC) на вершине PDMS в качестве прямого контакта между штампом и слоистых материалов.
   3. Поместите механическое штамп поверх первого чешуйчатого слоистого материала, используемого в стеке гетероструктуры.
   4. Нажмите вниз на печать образца хлопьев.
   5. Нагреть систему до приблизительно 40 ° С, чтобы увеличить привлекательность между КПП и образца хлопьев.
   6. Медленно поднимите печать с образца хлопьев, прикрепленной к КПП.
   7. Поместите механическое марка с прикрепленной образца хлопьев в течение следующего хлопья слоистого материала для использования в стеке гетероструктуры.
   8. Убедившись, чтобы соединить два образца хлопьев, выровненные, медленно опустить штамп таким образом, чтобы хлопь прикреплен к КПП входит в контакт со следующей хлопья слоистого материала, который будет использоваться в стеке гетероструктуры.
   9. Слегка нажмите метку вниз на SAMPLе хлопья.
   10. Нагреть систему до приблизительно 40 ° С, чтобы увеличить привлекательность между образцом хлопьев.
   11. Медленно поднимите печать с образца хлопьев, прикрепленных в стеке.
   12. Повторите шаги до тех пор, 2.6.7-2.6.11 желаемой структуры не завершена.
   13. Передача стек гетероструктуры к новой подложки легким нажатием штамп, содержащий стопку слоистые материалы на подложку образца.
   14. Нагреть систему до 100 ° С.
   15. Медленно поднимите штампа, оставляя пачку хлопьев слоистых материалов, прикрепленных к подложке части.

3. Электронно-лучевая литография структуры устройств

1. Использование оптического микроскопа, принять целенаправленные фотографии с увеличением в 20 раз и 100X образца стеков хлопья / хлопьев, которые будут использованы для формирования паттерна устройства. Включить по крайней мере один позиционный знак рисунком шагом 1,2-1,4 в изображении для целей выравнивания при электронном шаблон луч DESIGN.
2. Использование редакционную / разработки программного обеспечения, подготовки дизайн для электронно-лучевой литографии.
   1. Открытая конструкция файл, созданный в шаге 1.2.
   2. Импорт 20X изображение с шагом 3.1 и настроить размер изображения, соответственно, правильно масштабировать с дизайном.
   3. Выравнивание изображение с позиционными обозначениями внутри конструкции, соответствующих где образец хлопьев расположен на узорной подложки кусок.
   4. Повторите шаги 3.2.2 и 3.2.3, используя образ 100X.
   5. Создайте новый слой в программе проектирования и нарисовать 6-терминала зал Бар рисунок по образцу изображения, так что открытая область будет травлению, оставляя бар Холла.
   6. Создайте новый слой в конструкции программы для электрических металлических контактов, ведущих из терминалов на образце к контактным площадкам.
   7. Сохраните файл в .gds файл или сохранить его в другом формате и преобразовать его в .gds файла.
3. Шаблон 6-терминал зал бар ПММА Маска (пропустите этот шаг, если _SiO 2 слой покрытия был нанесен в шаге 2.5).
   1. Спин слой ПММА сформулированы с молекулярной массой 950,000 на образец в соответствии с методикой, описанной в шагах 1.7.1 1.7.6.
   2. Загрузите образец в электронной системе литографии.
   3. Использование сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), местонахождение меток выравнивания на подложке далеко от ^{образца} 11.
   4. Калибровка системы для правильного поворота ступени и масштаб длины в соответствии с процедурой, характерные для системы литографии электронный пучок используется.
   5. Выключение электронного луча, чтобы предотвратить нежелательное воздействие на ПММА и центрировать положение луча в центре образца, полученного на стадии 3.2.
   6. Загрузка в .gds файл в систему литографии компьютера электронно-лучевой и программировать систему, чтобы распечатать шаблон слой Холла с шага 3.2.5 с требуемым разрешением в соответствии с процедурой, характерные для системы литографии электронный пучок используется.
   7. Выполнить тон электронов программы паттерна луча системы подвергать ПММА для электронного пучка в соответствии с инструкциями системы.
   8. Удалить образец из системы электронного пучка.
4. Etch образца в 6-терминала бара Hall (пропустите этот шаг, если слой покрытия SiO _2, осажденный на стадии 2.5).
   1. Удалить воздух из системы реактивного ионного травления.
   2. Загрузите образец в травления камеры.
   3. Насосная примерно 1,3 × 10 ^-3 Па (1 × 10 ^-5 Торр).
   4. Использование травления рецепт, специфичную для материала образца для травления образца. Примечание: Для HBN / графена / HBN стеки, плазму сгенерированный из 4 стандартных кубических сантиметров (SCCM) O ₂ и 40 SCCM CHF ₃ при 60 Вт (ВЧ) питания имеет скорость травления около 30 нм / мин; 1-2 мин травления, как правило, достаточно.
   5. По окончании процесса травления, вентиляционные травления камеру.
   6. Выгрузка образец и насос травления камеру.
   7. ПромытьОбразец в ванне ацетона в течение 1-2 мин.
   8. Промыть образец в ванну с изопропанолом в течение 1-2 мин.
   9. Промыть образец в ванну с деионизированной водой в течение 1-2 мин.
5. Шаблон ПММА маска для осаждения металлических контактов.
   1. Спин слой ПММА сформулированы с молекулярной массой 495000 на образец в соответствии с методикой, описанной в шагах 1.7.1 1.7.6.
   2. Спин второй слой ПММА сформулированы с молекулярной массой 950,000 на образец в соответствии с методикой, описанной в шагах 1.7.1 1.7.6.
   3. Повторите шаги 3.3.2-3.3.8, на этот раз используя контактную шаблон слой с шага 3.2.6.
6. Если покровный слой SiO _2, осажденный на стадии 2.5, стравливают _SiO 2 в области открытой маской, чтобы электрические контакты для взаимодействия непосредственно с образца хлопьев.
   1. Жесткий выпекать маску при 180 ° С в течение 5 мин.
   2. Пусть образец прохладно в течение 1-2 мин.
   3. Травления _SiO 2 подвергается в 2% HF в ванне в течение достаточного периода подвергать образец хлопья, не повреждая маску ПММА - примерно 1-2 мин в течение 100 нм _SiO 2, визуальном контроле за ходом травления каждые 10-20 с до убедитесь, что ПММА остается неповрежденным.
   4. Если ПММА маска повреждена, удалить ПММА путем промывки образца в ацетоне в течение 60 секунд, а затем изопропанол в течение 60 секунд, а затем деионизированной воды в течение 60 секунд, удар сушки образца с помощью пистолета азота, затем повторить шаг 3.5.
7. Депозит Cr / Au металла на образец, используя пучок электронов испаритель, повторяя шаг 1.5.
8. Выполните металла старта повторяя шаг 1.6.

4. Выполните магнитотранспорте эксперимент

1. Подготовка электрического транспорта пакет с сфабрикованному образца, придерживаясь образец электрического пакета транспортной системы должны быть загружены на кончике зонда транспортная система с серебряной пасты и дайте высохнуть. Используйте провод-бондер подставитьключении тонкий золотой провод от контактных площадок устройства к контактным площадкам пакета.
2. Загрузите образец в системе магнитотранспорте.
   1. Прикрепите пакет на конце зонда должен быть вставлен в систему магнитотранспорте и убедитесь, что он надежно закреплен. Подключите электрические измерительные приборы (sourcemeters, замок в усилителях и т.д.), чтобы исследовать и сделать подключение к всех трех каналов контроля температуры и электрических измерительных каналов.
   2. Vent шлюз и вставьте наконечник пробника в шлюз и зафиксируйте его на месте с помощью зажима и уплотнительное кольцо.
      Примечание: Шаги 4.2.3 и 4.2.4-4.2.6 и 4.2.8 соответствуют шагов, необходимых для проведения измерений транспортные используя Он-3 зонда.
   3. Установка температуры minisorb во вставке 330 K для удаления водяного пара и открыть клапан газообмена и насос системы с помощью вакуумного насоса в течение примерно 30 мин, пока давление не ниже 0,67 Па (5 ^× 10 -3 торр).
   4. Закрытьобмен клапан и клапан шлюз и открыть клапан, разделяющий пространство шлюзовая камера из пространства измерений.
   5. Кратко открыт (не более чем на 2 секунды) и закрыть клапан обмена вводить небольшое количество он-4 газа в пространство зонда.
   6. Установите температуру minisorb до 25 K и температуры mainsorb до 40 К.
   7. Медленно опустите зонд в пространстве измерения, пока образец не находится в центре поля.
   8. После того, как система достигла 2 K, нажмите кнопку 3He последовательность конденсации в программном обеспечении контроллера для достижения температуры до 0,300 К.
3. Возьмем измерения транспортных в диапазоне температур, магнитных полей, напряжений на затворе и т.д.
   1. Для всех измерений одновременно сохранить, в файл данных, ток, поступающий от источника тока, продольная напряжения (параллельно подаваемого тока) измеряется вольтметром / замок усилитель, посвященный этому измерения, температура образцаизмеряется с помощью датчика температуры, расположенного вблизи образца, и магнитного поля, создаваемого магнитом.
   2. Если измерения Холла желании сохранить напряжение Холла (поперек подаваемого тока) к файлу данных, и если напряжение затвор подается настроить плотность носителей в канале, сохранить напряжение на затворе, поставляемый соответствующего источника напряжения, а а, для каждого измерения с требуемой скоростью дискретизации.
      Примечание: Частота дискретизации для измерения зависит от того, изменение параметра экспериментальной (температура, поле, напряжение и т.д.) в настоящее время охватила (начиная с одного оценки и заканчивая заданного значения с постоянной скоростью изменения) или ступенчатое (стабилизирующий на заранее определенных значений). В первом случае, частота дискретизации на усмотрение исследователя в зависимости от размера файла данных они желают, чтобы генерировать. В последнем случае, измерения проводятся при стабилизации изменяющейся экспериментальной параметра. Создание и сохранение DATа файлы обрабатывается программным обеспечением сбора данных.

Результаты

Рисунок 3 показывает типичную зал бар устройство рисунком с целью низкой температуры эксперимента магнитотранспорте. Оптический изображения на верхнем рисунке показывает успешно быстровозводимых Графен / HBN зал Бар; нижняя изображение показывает схему устройства с Ландауэр-Büttiker краевых состояний, возникающих из уровней Ландау (LLS), транспортный механизм, который может быть использован для вычисления значений квантованных сопротивлений зал, экспериментальное исследо...

Обсуждение

После приобретения объемных образцов высококачественных, отличающийся чтобы обеспечить надлежащее состав и структуру, образцы с рисунком в геометрии, изображенной на отшелушивающие хлопья образца на 1 см × 1 см кусочки субстрата. Подложки, состоящие из сильно легированного р-Si, покрытые приблизительно 300 нм _SiO 2 являются предпочтительными, поскольку они увеличивают экспериментальную пространстве параметров, позволяя применение задней ворот. Образцы должны быть достаточно тонким - меньше, чем 10 нм - для по...

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье

Имя	Компания	Каталожный номер	Комментарии
Cryogenic Limited 12 T CFMS	Cryogen Limited	CFM-12T-H3- IVTI-25	Магнитотранспортная система, настроенная с модулированным полевым магнитом (шаг 4)
7270 DSP Синхронный усилитель	Восстановление сигнала	7270	Синхронный усилитель для измерения источника/стока и напряжения (шаг 4)
GS200 Источник постоянного напряжения/тока	Yokogawa	GS200	Источник напряжения для приложения напряжения затвора (шаг 4)
2636B Системный источник-измеритель	Keithley	2636B	Источник-измеритель для измерения источника/стока и напряжения
DWL 2000 Генератор лазерных шаблонов	Heidelberg Instruments	DWL 2000	Генерация хромированной маски для литографии шаблона расположения/выравнивания подложки (шаг 1.3)
Suss MicroTec MA6/BA6 Контактный выравниватель	Suss	MA6	Используется для литографии шаблона расположения/выравнивания подложки (шаг 1.4.12)
Система электронно-лучевой литографии JEOL с прямой записью	JEOL	JBX 6300-FS	Выполнение литографии устройств с высоким разрешением
Discovery 550 Система распыления	Denton Vacuum	Discovery 550	Выполнение SiO2 распыление (шаг 2.5)
Электронно-лучевой испаритель Infinity 22	Denton Vacuum	Infinty 22	Нанесение Cr/Au (шаги 1.5 и 3.7)
Unaxis 790 Реактивный ионный травитель	Unaxis	Unaxis 790	Травление образца в конструкцию бара Холла (шаг 3.4)
PMMA 495 A4	MicroChem	PMMA 495 A4	Полимерное покрытие/электронно-лучевая маска для литографии (шаг 3.5.1)
PMMA 950 A4 MicroChem		PMMA 950 A4	Полимерное покрытие/электронно-лучевая маска для нарезки образцов и литографии (шаги 1.7.3, 3.3.1 и 3.5.2)
Положительный фоторезист S1813	MicroChem	S1813 G2	Положительный фоторезист (шаг 1.4.8)
Резист LOR	MicroChem	LOR 3A	Отрывной резист (шаг 1.4.3)
1:3 Проявитель MIBK:IPA PMMA	MicroChem	1:3 MIBK:IPA	PMMA проявитель
MF-321 Проявитель	MicroChem	MF-321	Novolac положительный фоторезист-совместимый раствор проявителя (шаг 1.4.15)
Диглицидиловый эфир с окончанием полидиметилсилоксана	Sigma Aldrich	SA 480282	Для укладки слоистых материалов (шаг 2.6.1)
Полипропиленкарбонат	Sigma Aldrich	SA 389021	Для укладки послойных материалов (шаг 2.6.2)