Introduction
उन्नत इलेक्ट्रॉनिक्स प्रौद्योगिकी के लिए सामग्री प्लेटफार्मों का पीछा उच्च throughput सामग्री संश्लेषण और बाद के लक्षण वर्णन के लिए तरीकों की मांग। इस खोज में रुचि के उपन्यास सामग्री ऐसे आणविक बीम epitaxy या के रूप में अधिक शामिल एकल क्रिस्टल पतली फिल्म बयान तकनीक की तुलना में अधिक तेजी से फैशन में प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया संश्लेषण 1,2, विद्युत विकास 3,4, और अन्य तरीकों 5 से थोक में उत्पादन किया जा सकता है रासायनिक वाष्प निक्षेपन। थोक क्रिस्टल नमूने के परिवहन के गुणों को मापने के पारंपरिक विधि लगभग 1 मिमी x 1 मिमी x 6 मिमी के आयामों के साथ एक आयताकार चश्मे के आकार का टुकड़ा फोड़ना और तार एक हॉल बार विन्यास 6 में नमूना की ओर जाता है संलग्न करने के लिए है।
परंपरागत थोक हॉल बार उपकरण निर्माण विधि नमूना परिवहन माप के लिए एक measureable उपकरण का निर्माण करने के लिए अपर्याप्त है जिसमें कुछ सामग्री एक चुनौती है। यह किया जा सकता हैवांछित नमूना मोटाई केवल कुछ monolayers के लिए एक के आदेश पर है, क्योंकि या उत्पादित क्रिस्टल, यहां तक कि एक शक्तिशाली ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के नीचे करने के लिए नेतृत्व तारों संलग्न करने के लिए बहुत छोटे हैं कारण एक बहुस्तरीय दो आयामी के एक ढेर को मापने के लिए करना है क्योंकि पास या उप नैनोमीटर मोटाई के साथ सामग्री। पहली श्रेणी उदाहरण nanowires के लिए, के होते हैं और मोलिब्डेनम ऑक्साइड के कुछ तैयारियों 7 कांसे। दूसरी श्रेणी graphene ऐसे 8 के रूप में दो-आयामी सामग्री के एकल के लिए बहुत-कुछ परतों के होते हैं, TMDS (राज्यमंत्री 2, डब्ल्यूटीई 2, आदि), और topological इंसुलेटर (द्वि 2 एसई 3, द्विपक्षीय एस.बी. 1 एक्स ते 3 एक्स , आदि)। तीसरी श्रेणी परत हस्तांतरण, HBN-ग्राफीन HBN 9 की सबसे विशेष रूप से एक trilayer ढेर के माध्यम से मार्गदर्शन विधानसभा द्वारा दो आयामी सामग्री की अलग-अलग परतों stacking द्वारा तैयार heterostructures के होते हैं।
उपन्यास ई की खोजपूर्ण शोधlectronic सामग्री मुश्किल करने के उपाय के नमूने पर उपकरणों के उत्पादन के लिए पर्याप्त तरीकों की मांग। अक्सर, प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया या विद्युत विकास द्वारा संश्लेषित एक नई सामग्री की पहली खेप माइक्रोन के आकार के आदेश पर आयामों के साथ बहुत छोटे एकल क्रिस्टल अर्जित करता है। इस तरह के नमूने ऐतिहासिक उपन्यास सामग्री के उच्च throughput अनुसंधान के क्षेत्र में एक बाधा पेश, आसान परिवहन उपकरण निर्माण के लिए बड़े क्रिस्टल प्राप्त करने के लिए नमूना विकास मापदंडों के सुधार की जरूरत महसूस करने के लिए, धातु संपर्कों संलग्न करने के लिए काफी मुश्किल साबित किया है। सामग्री के तेजी से लक्षण वर्णन सक्षम करने के लिए, बहुत छोटे नमूने के लिए उपकरण निर्माण की एक विधि के रूप में जल्द ही एक प्रारंभिक बैच का उत्पादन किया गया है, के रूप में उपन्यास सामग्री के लक्षण वर्णन की अनुमति के लिए तैयार किया गया है। इस पद्धति का एक मामूली बदलाव, graphene ऐसे, HBN, और TMDS के रूप में दो-आयामी सामग्री के exfoliated नमूने का उपयोग उपकरणों के साथ ही इस तरह के एमए की बहुपरत heterostructures के उत्पादन के लिए लागू हैterials। डिवाइस पालन कर रहे हैं और एक वाणिज्यिक अतिचालक चुंबक, सूखी हीलियम करीब-चक्र cryostat magnetotransport प्रणाली में प्रविष्टि के लिए एक पैकेज को तार-बंधुआ। परिवहन माप टी 12 तक 0.300 कश्मीर के लिए नीचे के तापमान और चुंबकीय क्षेत्र में लिया जाता है
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Protocol
सब्सट्रेट के 1. तैयारी
- 2 Sio के लगभग 300 एनएम द्वारा कवर भारी-डाल दिया गया पी-डाल दिया गया सी से बना 4 इंच सिलिकॉन (Si) वेफर प्राप्त करते हैं। इस सब्सट्रेट संरचना सब्सट्रेट एक वापस गेट के रूप में काम करने की अनुमति देगा।
- मसौदा / डिजाइन सॉफ्टवेयर का उपयोग करना, एक्स और वाई दिशा में (इलेक्ट्रॉन बीम लिथोग्राफी के लिए स्थानांतरित कर नमूना गुच्छे और संरेखण के निशान के लिए सब्सट्रेट पर स्थितीय लोकेटर के रूप में उपयोग करने के लिए, इस तरह के प्रगणित पार कर के रूप में समान रूप से स्थान दिया गया है सुविधाओं के साथ एक 1 सेमी × 1 सेमी पैटर्न डिजाइन चित्रा 1)।
- ऐसे ऑटोकैड के रूप में एक मसौदा तैयार करने के कार्यक्रम में एक नई फ़ाइल खोलें।
- निम्नलिखित निशान आकर्षित करने के लिए polylines का उपयोग करें: i) 8.25 माइक्रोन × 14.25 माइक्रोन संख्यात्मक अक्षर के साथ लेबल 2.25 माइक्रोन × 12.00 माइक्रोन आयतों पारस्परिक का गठन पार से स्थान दिया गया अलावा 150 माइक्रोन; द्वितीय) कोने का गठन वैश्विक स्थितीय पहचानकर्ता 16.50 × 28.50 माइक्रोन संख्यात्मक chara के साथ लेबल 30 माइक्रोन चौकों जुड़ाcters; iii) किसी भी दिए गए चार स्थितीय पहचानकर्ता से माइक्रोन 15 छोटे × 15 माइक्रोन पार समान दूरी 150 माइक्रोन के अलावा दूरी।
- सभी स्थितीय पहचानकर्ता 1 सेमी सीमा × 1 सेमी के भीतर फिट किया जाता है।
- एक .gds फ़ाइल के रूप में बचाने के लिए या (जैसे .dxf) के रूप में एक और फ़ाइल के रूप में बचाने के लिए और एक .gds फाइल करने के लिए परिवर्तित।
- विकसित या एक 4 इंच × 4 इंच अंतरिक्ष में arrayed 1 सेमी पैटर्न × ऊपर 1 सेमी के साथ एक photomask एक 4 इंच सी वफ़र पर पैटर्न की प्रतियों की पूर्ण कवरेज की अनुमति के लिए एक वाणिज्यिक स्रोत से आदेश।
- सी वफ़र पर पत्थर के छापे से छापने से पैटर्न photoresist मुखौटा।
- एक photoresist स्पिनर के लिए एक 4 इंच वेफर चक संलग्न। यह पर्याप्त रूप से बांधा जाता है सुनिश्चित करें।
- स्वच्छ चिमटी का प्रयोग, स्पिनर चक पर एक सी वेफर जगह है। वेफर चक पर केंद्रित है कि सुनिश्चित करें।
- एक प्लास्टिक विंदुक का प्रयोग, polydimethylglutarimide आधारित लिफ्ट बंद में पूरे वेफर कवर (LOR) का विरोध।
- Lor-लेपित वेफर स्पिन45 सेकंड के लिए 4,000 rpm पर।
- 5 मिनट के लिए 170 डिग्री सेल्सियस पर Lor-लेपित वेफर बनाओ।
- 1-2 मिनट के लिए शांत Lor-लेपित वेफर करते हैं।
- स्वच्छ चिमटी का प्रयोग, स्पिनर चक पर Lor-लेपित सी वफ़र जगह है। वेफर चक पर केंद्रित है कि सुनिश्चित करें।
- एक प्लास्टिक पिपेट का उपयोग करना, एक 12.3 Ka कोट के उत्पादन के लिए 115 डिग्री सेल्सियस पर एक 60 सेकंड सेंकना के लिए डिजाइन पारंपरिक novolac सकारात्मक photoresist में पूरे वेफर को कवर किया।
- 60 सेकंड के लिए 5000 rpm पर वेफर स्पिन।
- 60 सेकंड के लिए 90-110 डिग्री सेल्सियस पर वेफर सेंकना।
- 1-2 मिनट के लिए वेफर शांत करते हैं।
- Photoresist मुखौटा की ओर (तक चेहरे इतना है कि नकाब के नीचे डबल परत-photoresist लेपित वेफर (वेफर की ओर) नीचे का सामना करना पड़ मुखौटा के नमूनों क्रोम के साथ एक मुखौटा aligner में photomask रखने और लोड करके संपर्क लिथोग्राफी के लिए तैयार )।
- नकाब को वेफर संरेखित वेफर की सम्पूर्णता arrayed 1 सेमी के साथ नमूनों किया जाएगा ताकि15; 1 सेमी पैटर्न।
- यूवी ब्रॉडबैंड 100 MJ / 2 सेमी, या 4.8 सेकंड के लिए 20 मेगावाट / 2 सेमी से कम मैं-लाइन (365 एनएम बैंड पास फिल्टर) का उपयोग कर प्रकाश (350 एनएम एनएम 450) में बेनकाब।
- जोखिम के बाद, हल्के और लगातार आंदोलन के साथ 40-60 सेकंड के लिए आरटी पर एक पारंपरिक novolac सकारात्मक photoresist-संगत डेवलपर समाधान में डुबो कर वेफर कोटिंग photoresist का विकास।
- डेवलपर समाधान के स्नान में विसर्जन के बाद, विआयनीकृत पानी में वेफर कुल्ला।
- एक नाइट्रोजन बंदूक का उपयोग करना, विकसित photoresist मुखौटा लेपित वेफर झटका सूखी।
- जमा सीआर / एक इलेक्ट्रॉन बीम बाष्पीकरण का उपयोग कर photoresist मुखौटा लेपित वफ़र पर Au धातु।
- इलेक्ट्रॉन बीम बाष्पीकरण चैम्बर वेंट।
- प्लेस नमूना धारक प्लेट पर नीचे का सामना वेफर।
- ओपन इलेक्ट्रॉन बीम बाष्पीकरण कक्ष के दरवाजे।
- वेफर नीचे का सामना करना पड़ के साथ सब्सट्रेट धारक में नमूना धारक प्लेट रखें।
- सीआर और Au के बीच में हैं कि चेकबयान स्रोतों।
- इलेक्ट्रॉन बीम बाष्पीकरण कक्ष के दरवाजे बंद करने और कम से कम 4 × 10 के लिए चैम्बर पंप -5 प्रति वर्ष (3 × 10 -7 Torr)।
- 0.5 ए / सेकंड में सीआर की जमा 50 एक।
- 1 ए / सेकंड पर Au के जमा 750 एक।
- बयान के बाद, चैम्बर के बारे में 20 मिनट के लिए शांत करने के लिए अनुमति देते हैं।
- इलेक्ट्रॉन बीम बाष्पीकरण चैम्बर वेंट।
- नमूना धारक थाली निकालें और थाली से वेफर को हटा दें।
- इलेक्ट्रॉन बीम बाष्पीकरण कक्ष के दरवाजे बंद कर दें और चैम्बर पंप।
- एक धातु liftoff के प्रदर्शन करना।
- एसीटोन या एन के एक स्नान तैयार 4 इंच वेफर को विसर्जित करने के लिए पर्याप्त विलायक -methyl-2-pyrrolidone आधारित। एक गर्म थाली पर 75 डिग्री सेल्सियस के लिए विलायक स्नान गर्मी और इस तापमान पर पकड़।
- विलायक स्नान में 4 इंच वेफर विसर्जित कर दिया। विलायक जरूरत से ज्यादा हवा नहीं करता है, ताकि स्नान को कवर किया।
- वेफर 75 पर विलायक स्नान में बैठते हैं6-24 घंटे के लिए सी °। विलायक लुप्त हो जाना के सभी जाने के लिए नहीं सावधान रहना होगा।
- सिर्फ चिमटी की एक जोड़ी का उपयोग विलायक की सतह के नीचे नमूना पकड़ो और नाजुक उठा लिया बंद धातु निकालने के लिए वेफर की सतह भर में एक स्प्रे बोतल से एसीटोन स्प्रे।
- 1-2 मिनट के लिए isopropanol के एक स्नान में वेफर कुल्ला।
- 1-2 मिनट के लिए विआयनीकृत पानी की एक स्नान में वेफर कुल्ला।
- एक नाइट्रोजन बंदूक का प्रयोग, वेफर झटका सूखी।
- एक हीरा मुंशी या एक dicing देखा का उपयोग कर व्यक्ति नमूना टुकड़ों में वेफर पासा। एक dicing देखा प्रयोग किया जाता है, तो एक PMMA मुखौटा के साथ वेफर सतह की रक्षा करना।
- एक photoresist स्पिनर के लिए एक 4 इंच वेफर चक संलग्न। यह पर्याप्त रूप से बांधा जाता है सुनिश्चित करें।
- स्वच्छ चिमटी का प्रयोग, स्पिनर चक पर वेफर जगह है। वेफर चक पर केंद्रित है कि सुनिश्चित करें।
- एक प्लास्टिक विंदुक का प्रयोग, polymethyl methacrylate (PMMA) में पूरे वेफर को कवर किया।
- के लिए 5000 rpm पर PMMA लेपित वेफर स्पिन120 सेकंड।
- 120 सेकंड के लिए 180 डिग्री सेल्सियस पर PMMA लेपित वेफर बनाओ।
- 1-2 मिनट के लिए शांत PMMA लेपित वेफर करते हैं।
- व्यक्तिगत नमूना टुकड़े लगभग 1 सेमी आकार में × 1 सेमी में नमूना पासा।
- वेफर सतह से जैविक अवशेषों को हटाने।
- एक सल्फ्यूरिक एसिड और हाइड्रोजन पेरोक्साइड आधारित छंटक / जैविक क्लीनर का स्नान, एसीटोन का स्नान, isopropanol के एक स्नान, और विआयनीकृत पानी की दो स्नान तैयार करें।
- सब्सट्रेट टुकड़े उच्च आवृत्ति sonication द्वारा आंदोलन के साथ 15 मिनट के लिए एसीटोन स्नान में लेना।
- Isopropanol स्नान करने के लिए सब्सट्रेट टुकड़े ले जाने और इसे उच्च आवृत्ति sonication द्वारा आंदोलन के साथ 15 मिनट के लिए लेना।
- एक विआयनीकृत पानी से स्नान करने के लिए सब्सट्रेट टुकड़े ले जाने और इसे उच्च आवृत्ति sonication द्वारा आंदोलन के साथ 15 मिनट के लिए लेना।
- अन्य विआयनीकृत पानी से स्नान करने के लिए सब्सट्रेट टुकड़े ले जाने और इसे उच्च आवृत्ति sonication द्वारा आंदोलन के साथ 15 मिनट के लिए लेना। सल्फ्यूरिक एसिड और हाइड्रोजन पेरोक्साइड आधारित छंटक / जैविक क्लीनर स्नान करने के लिए सब्सट्रेट टुकड़े चाल और यह कोई आंदोलन के साथ 60 मिनट के लिए लेना।
- सब्सट्रेट टुकड़े जैविक क्लीनर स्नान में कर रहे हैं, ठीक से अन्य स्नान की सामग्री को निपटाने और कांच के बने पदार्थ को साफ। दो नए विआयनीकृत पानी स्नान तैयार करें।
- जैविक स्ट्रिपिंग के बाद, एक विआयनीकृत पानी के स्नान में सब्सट्रेट टुकड़े जगह है और यह उच्च आवृत्ति sonication द्वारा आंदोलन के साथ 5 मिनट के लिए लेना।
- अन्य विआयनीकृत पानी से स्नान करने के लिए सब्सट्रेट टुकड़े ले जाने और इसे उच्च आवृत्ति sonication द्वारा आंदोलन के साथ 5 मिनट के लिए लेना।
- एक नाइट्रोजन बंदूक का उपयोग करना,-उड़ा सूखी सब्सट्रेट टुकड़े।
2. सब्सट्रेट करने के लिए नमूना गुच्छे स्थानांतरित कर रहा है
- Synthesize या एक सहयोगी या वाणिज्यिक स्रोत से उच्च गुणवत्ता वाले थोक नमूना प्राप्त करते हैं।
- नमूना गुच्छे छूटना।
- टा dicing मानक वेफर के कई टुकड़े काटचिपकने वाला को कवर रिलीज पेपर छोड़ रहा है, थोड़ा-बड़े से 1 सेमी एक्स 3 सेमी पे।
- चिपकने के थोड़ा अधिक से अधिक 1 सेमी एक्स 1 सेमी टेप के एक टुकड़े पर अवगत कराया जाता है, ताकि एक तेज रेजर का प्रयोग, ध्यान रिलीज कागज के एक हिस्से को हटा दें।
- मजबूती से थोक नमूना के खिलाफ टेप का एक टुकड़ा तैयार की चिपकने वाला भाग दबाएँ। थोक नमूना बहुत छोटा सा पाउडर की तरह टुकड़ों से बना है, तो एक गिलास स्लाइड पर नमूने की एक छोटी राशि डाल और स्लाइड पर कमाया नमूना में टेप दबाएँ।
- चिपकने पर नमूना का अच्छा कवरेज सुनिश्चित थोक नमूना से टेप छील।
- टेप का एक टुकड़ा के चिपकने वाला पक्ष के खिलाफ बहुत मजबूती से नमूना गुच्छे के साथ टेप के चिपकने वाला पक्ष दबाएं।
- अलग टेप के दो टुकड़े छील और नेत्रहीन टेप के दोनों टुकड़ों पर नमूना कवरेज का निरीक्षण किया।
- नमूना गुच्छे लगभग पारदर्शी दिखाई जब तक प्रक्रिया 2.2.5 और 2.2.6 दोहराएँ।
- मजबूती से टेप बुद्धि के चिपकने वाला पक्ष प्रेसटेप दूर कदम 1. पील से तैयार सब्सट्रेट के एक टुकड़े के खिलाफ ज नमूना गुच्छे सब्सट्रेट का पालन नमूना गुच्छे छोड़ने के लिए।
- दिखने में ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप (चित्रा 2) का उपयोग कर उपयुक्त नमूना गुच्छे के लिए खोज और कदम 1.2-1.4 में नमूनों स्थितीय के निशान का उपयोग सब्सट्रेट पर उनके स्थान पर ध्यान दें।
- परमाणु शक्ति माइक्रोस्कोपी (AFM) का उपयोग नमूना परत मोटाई मापने। नमूना गुच्छे मोटाई 10 में कम से कम 100 एनएम होना चाहिए।
- जमा sputtered सिलिकॉन डाइऑक्साइड (वैकल्पिक)।
नोट: सब्सट्रेट करने के लिए नमूना पालन वान डर वाल्स बल पर्याप्त आसंजन के लिए अपर्याप्त है, तो यह कदम केवल आवश्यक है। इस इस पत्र (3.3 कदम) में उल्लिखित प्रक्रिया द्वारा एक हॉल पट्टी में नमूने के निर्माण की अनुमति नहीं देता कर रहा है।- Sputtering सिस्टम लोड ताला वेंट।
- ओपन लोड ताला दरवाजा।
- प्लेस नमूना टुकड़े नमूना धारक और जगह नमूना पर नमूना गुच्छे का तबादला मिलनसारहस्तांतरण बांह पर धारक।
- लोड ताला दरवाजा बंद करने और लोड ताला नीचे पंप।
- Sputtering चैम्बर के लिए नमूना धारक को हस्तांतरण करने के अनुक्रम आरंभ।
- 2.7 × 10 -5 प्रति वर्ष (2 × 10 -7) के आधार वैक्यूम लिए प्रतीक्षा करें।
- एक डीसी बिजली की आपूर्ति का उपयोग करना, का तबादला नमूना गुच्छे मिलनसार नमूना टुकड़े पर 2 Sio के 100-200 एनएम धूम।
- बयान के बाद, लोड ताला लिए नमूना धारक वापस करने के लिए अनुक्रम आरंभ।
- लोड ताला वेंट और नमूना धारक को हटा दें।
- नमूना धारक से टुकड़े निकालें।
- Sputtering सिस्टम लोड ताला नीचे पंप।
- बहुस्तरीय सामग्री के गुच्छे के एक ढेर तैयार
नोट: शोधकर्ता कदम 2.1-2.4 में exfoliated और पहचान कई गुच्छे से बना एक heterostructure का उत्पादन करने की इच्छा रखता है, तो यह कदम केवल आवश्यक है।- पी की एक छोटी सी बूंद रखकर एक पारदर्शी यांत्रिक स्टाम्प बनाएंनिर्वात में एक गिलास स्लाइड और इलाज पर olydimethylsiloxane (PDMS)।
- स्टाम्प और बहुस्तरीय सामग्री के बीच सीधे संपर्क के रूप में काम करने के लिए PDMS के शीर्ष पर Polypropylene कार्बोनेट (पीपीसी) स्पिन।
- बहुस्तरीय सामग्री की पहली परत heterostructure ढेर में इस्तेमाल किया जा करने के लिए खत्म यांत्रिक स्टाम्प स्थिति।
- नीचे नमूना परत पर स्टांप प्रेस।
- पीपीसी और नमूना परत के बीच आकर्षण बढ़ाने के लिए लगभग 40 डिग्री सेल्सियस के लिए प्रणाली गर्मी।
- धीरे धीरे पीपीसी से जुड़ी नमूना परत के साथ स्टांप ऊपर उठा।
- बहुस्तरीय सामग्री के अगले परत के ऊपर संलग्न नमूना परत के साथ यांत्रिक स्टाम्प heterostructure ढेर में इस्तेमाल किया जा करने की स्थिति।
- धीरे-धीरे गठबंधन दो नमूना गुच्छे रखने पीपीसी से जुड़ी परत heterostructure ढेर में प्रयोग की जाने वाली स्तरित सामग्री के अगले परत के साथ संपर्क में आता है तो यह है कि स्टांप कम करने के लिए सुनिश्चित कर रही है।
- हल्के से sampl पर स्टांप नीचे प्रेसई परत।
- नमूना गुच्छे के बीच आकर्षण बढ़ाने के लिए लगभग 40 डिग्री सेल्सियस के लिए प्रणाली गर्मी।
- धीरे-धीरे एक ढेर में संलग्न नमूना गुच्छे के साथ स्टांप ऊपर उठा।
- चरणों को दोहराएँ 2.6.7-2.6.11 वांछित संरचना पूरा हो गया है जब तक।
- धीरे सब्सट्रेट टुकड़ा करने के लिए बहुस्तरीय सामग्री के ढेर युक्त स्टांप का उपयोग करके एक नया सब्सट्रेट करने के लिए heterostructure ढेर स्थानांतरण।
- 100 डिग्री सेल्सियस के लिए प्रणाली गर्मी।
- धीरे धीरे सब्सट्रेट टुकड़ा से जुड़ी बहुस्तरीय सामग्री के गुच्छे के ढेर छोड़ रहा है, स्टांप ऊपर उठा।
डिवाइस संरचना 3. इलेक्ट्रॉन बीम लिथोग्राफी
- एक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप का उपयोग करना, डिवाइस patterning के लिए इस्तेमाल किया जाएगा कि नमूना गुच्छे / परत के ढेर के 20X की आवर्धन और 100X पर अच्छी तरह से ध्यान केंद्रित तस्वीरें ले लो। कम से कम एक स्थितीय निशान इलेक्ट्रॉन बीम पैटर्न घ दौरान संरेखण प्रयोजनों के लिए छवि में कदम 1.2-1.4 में नमूनों शामिलesign।
- मसौदा / डिजाइन सॉफ्टवेयर का उपयोग करना, इलेक्ट्रॉन बीम लिथोग्राफी के लिए डिजाइन तैयार करते हैं।
- 1.2 चरण में उत्पादन ओपन और सेव करें।
- 3.1 कदम और डिजाइन के साथ ठीक से पैमाने पर करने तदनुसार छवि का आकार समायोजित से आयात 20X छवि।
- नमूना परत नमूनों सब्सट्रेट टुकड़े पर स्थित है, जहां के लिए इसी डिजाइन में स्थितीय के निशान के लिए छवि संरेखित करें।
- दोहराएँ 100X छवि का उपयोग कर 3.2.2 और 3.2.3 कदम।
- डिजाइन कार्यक्रम में एक नई परत बनाने और उजागर क्षेत्र हॉल बार छोड़ रहा है, दूर etched हो जाएगा कि इस तरह नमूना छवि पर एक 6 टर्मिनल हॉल बार पैटर्न आकर्षित।
- पैड से संपर्क करने के लिए नमूना पर टर्मिनलों से अग्रणी बिजली धातु संपर्कों के लिए डिजाइन कार्यक्रम में एक और नई परत बनाएँ।
- एक .gds फ़ाइल के लिए फ़ाइल सहेजें या किसी अन्य स्वरूप में इसे बचाने के लिए और एक .gds फाइल करने के लिए परिवर्तित।
- पैटर्न 6 टर्मिनल हॉल बार PMMA मुखौटा (इस कदम को छोड़ अगर एक 2 Sio
- PMMA की एक परत कदम 1.7.6 के लिए 1.7.1 में उल्लिखित प्रक्रिया के अनुसार नमूना पर 950,000 के एक आणविक भार के साथ तैयार की स्पिन।
- इलेक्ट्रॉन बीम लिथोग्राफी प्रणाली में लोड नमूना।
- स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SEM) का उपयोग करना, नमूना 11 से अब तक सब्सट्रेट पर संरेखण के निशान का पता लगाने।
- इलेक्ट्रॉन बीम लिथोग्राफी प्रणाली का इस्तेमाल किया जा रहा है के लिए विशिष्ट प्रक्रिया के अनुसार उचित मंच रोटेशन और लंबाई पैमाने के लिए प्रणाली जांचना।
- PMMA की अवांछित प्रदर्शन को रोकने के लिए और 3.2 चरण में तैयार पैटर्न के केंद्र में किरण स्थिति केंद्र के लिए इलेक्ट्रॉन बीम को बंद कर दें।
- .gds इलेक्ट्रॉन बीम लिथोग्राफी प्रणाली कंप्यूटर पर फाइल और इलेक्ट्रॉन बीम लिथोग्राफी प्रणाली का इस्तेमाल किया जा रहा है के लिए विशिष्ट प्रक्रिया के अनुसार वांछित संकल्प के साथ कदम 3.2.5 से हॉल पैटर्न परत मुद्रित करने के लिए सिस्टम प्रोग्राम लोड।
- टी निष्पादितवह सिस्टम के उपयोगकर्ता पुस्तिका के अनुसार इलेक्ट्रॉन बीम को PMMA को बेनकाब करने के लिए बीम सिस्टम के patterning के कार्यक्रम इलेक्ट्रॉन।
- इलेक्ट्रॉन बीम सिस्टम से नमूना निकालें।
- प्रतिक्रियाशील आयन नक़्क़ाशी सिस्टम वेंट।
- नक़्क़ाशी कक्ष में लोड नमूना।
- लगभग 1.3 × 10 -3 पा (1 × 10 -5 Torr) के लिए पंप प्रणाली।
- नमूना खोदना नमूना सामग्री के लिए विशिष्ट खोदना नुस्खा का उपयोग। नोट: HBN / graphene के लिए / HBN, 4 मानक घन सेंटीमीटर (SCCM) ओ 2 और 40 SCCM 60 डब्ल्यू रेडियो आवृत्ति पर स्विस फ्रैंक 3 से उत्पन्न एक प्लाज्मा ढेर (आरएफ) की शक्ति के बारे में 30 एनएम / मिनट की एक खोदना दर है; एक 1-2 मिनट खोदना आमतौर पर पर्याप्त है।
- नक़्क़ाशी प्रक्रिया के पूरा होने पर, नक़्क़ाशी चैम्बर वेंट।
- नमूना उतारना और नक़्क़ाशी चैम्बर पंप।
- कुल्ला1-2 मिनट के लिए एसीटोन के एक स्नान में नमूना।
- 1-2 मिनट के लिए isopropanol के एक स्नान में नमूना कुल्ला।
- 1-2 मिनट के लिए विआयनीकृत पानी की एक स्नान में नमूना कुल्ला।
- PMMA की एक परत कदम 1.7.6 के लिए 1.7.1 में उल्लिखित प्रक्रिया के अनुसार नमूना पर 495,000 के एक आणविक भार के साथ तैयार की स्पिन।
- कदम 1.7.6 के लिए 1.7.1 में उल्लिखित प्रक्रिया के अनुसार नमूना पर 950,000 के एक आणविक भार के साथ तैयार की PMMA की एक दूसरी परत स्पिन।
- दोहराएँ 3.3.2-3.3.8, कदम 3.2.6 से संपर्क पैटर्न परत का उपयोग इस बार दोहराएँ।
- हार्ड 5 मिनट के लिए 180 डिग्री सेल्सियस पर नकाब सेंकना।
- 1-2 मिनट के लिए नमूना शांत करते हैं।
- खोदना PMMA नकाब को नुकसान पहुँचाए बिना नमूना परत को बेनकाब करने के लिए पर्याप्त अवधि के लिए एक 2% एचएफ स्नान में 2 Sio उजागर - लगभग 1-2 मिनट 100 एनएम 2 Sio, नेत्रहीन खोदना हर 10-20 सेकंड की प्रगति के लिए जाँच के लिए PMMA undamaged रहता है सुनिश्चित करें।
- PMMA मुखौटा क्षतिग्रस्त है, तो झटका सुखाने तो 3.5 कदम दोहरा, एक नाइट्रोजन बंदूक का उपयोग नमूना, 60 सेकंड के लिए 60 सेकंड के लिए तो isopropanol, 60 सेकंड के लिए एसीटोन में नमूना rinsing द्वारा तो विआयनीकृत पानी PMMA हटा दें।
4. Magnetotransport प्रयोग
- चांदी पेस्ट के साथ परिवहन व्यवस्था जांच टिप पर लादा और सूखी जाने के लिए विद्युत परिवहन प्रणाली पैकेज के लिए नमूना पालन द्वारा गढ़े नमूने के साथ बिजली के परिवहन पैकेज तैयार करें। चुनाव के लिए एक तार-bonder प्रयोग करेंपैकेज के संपर्क पैड करने के लिए डिवाइस के संपर्क पैड से एक सोने की पतली तार nect।
- Magnetotransport प्रणाली में नमूना लोड।
- जांच टिप पर पैकेज संलग्न magnetotransport प्रणाली में डाला जाता है और यह मजबूती से जुड़ा हुआ है कि यह सुनिश्चित किया जाना है। जांच और तीनों तापमान नियंत्रण चैनलों और बिजली के माप चैनलों के लिए कनेक्शन बनाने के लिए बिजली के माप उपकरणों (sourcemeters, एम्पलीफायरों में ताला, आदि) से कनेक्ट करें।
- Airlock वेंट और airlock में जांच टिप डालने और एक क्लैंप और हे अंगूठी के साथ यह जगह में ताला।
नोट: 4.2.3 और 4.2.4-4.2.6 और 4.2.8 एक वह -3 जांच का उपयोग परिवहन माप का कार्य करने के लिए आवश्यक कदम के अनुरूप कदम। - दबाव 0.67 फिलीस्तीनी अथॉरिटी (5 एक्स 10 -3 Torr) से नीचे है, जब तक जल वाष्प को हटाने और गैस विनिमय वाल्व खोलने के लिए और के बारे में 30 मिनट के लिए एक वैक्यूम पंप का उपयोग कर प्रणाली पंप करने के लिए 330 कश्मीर को डालने में minisorb तापमान सेट करें।
- बंद करेविनिमय वाल्व और airlock के वाल्व और माप अंतरिक्ष से airlock अंतरिक्ष को अलग वाल्व खुला।
- संक्षेप में खुला (कोई अधिक सेकंड के मुकाबले 2 के लिए) और जांच अंतरिक्ष में उन्होंने कहा-4 गैस की एक छोटी राशि लागू करने के लिए विनिमय वाल्व बंद कर दें।
- 25 कश्मीर के लिए minisorb तापमान और 40 लालकृष्ण mainsorb तापमान सेट
- नमूना क्षेत्र केंद्र में है जब तक धीरे धीरे माप अंतरिक्ष में जांच के निचले हिस्से।
- सिस्टम 2 कश्मीर तक पहुँच गया है, 0.300 लालकृष्ण रूप में के रूप में कम तापमान प्राप्त करने के लिए नियंत्रक सॉफ्टवेयर में 3He संक्षेपण अनुक्रम बटन दबाएँ
- आदि तापमान चुंबकीय क्षेत्र, गेट वोल्टेज की एक श्रृंखला में परिवहन नाप लो
- सभी मापन के लिए, एक साथ, डेटा फ़ाइल के लिए, वोल्टमीटर द्वारा मापा वर्तमान स्रोत, (आपूर्ति चालू करने के लिए समानांतर) अनुदैर्ध्य वोल्टेज द्वारा आपूर्ति की वर्तमान बचाने / लॉक-इन एम्पलीफायर इस माप, नमूना तापमान को समर्पितनमूना के पास स्थित एक तापमान सेंसर, और चुंबक द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र द्वारा मापा।
- हॉल माप वांछित हैं, डेटा फ़ाइल के लिए (आपूर्ति चालू करने के लिए अनुप्रस्थ) हॉल वोल्टेज बचाने के लिए, और एक गेट वोल्टेज धुन पर चैनल में वाहक घनत्व आपूर्ति की जाती है, तो के रूप में, इसी वोल्टेज स्रोत द्वारा आपूर्ति गेट वोल्टेज बचा खैर, वांछित नमूना दर पर प्रत्येक माप के लिए।
नोट: माप के लिए नमूना दर बदलने प्रयोगात्मक पैरामीटर (तापमान, क्षेत्र, वोल्टेज, आदि) में भारी जीत हासिल की जा रही है, इस पर निर्भर करता है स्थिर ((एक महत्व देना शुरू करने और परिवर्तन की एक निरंतर दर के साथ एक निर्धारित मूल्य पर समाप्त) या कदम रखा पूर्व निर्धारित मूल्यों पर)। पूर्व मामले में, नमूना दर वे उत्पन्न करना चाहते डेटा फ़ाइल के आकार के आधार पर शोधकर्ता के विवेक पर निर्भर है। उत्तरार्द्ध मामले में, माप बदलते प्रयोगात्मक पैरामीटर का स्थिरीकरण पर लिया जाता है। सृजन और बचत Datएक फ़ाइलों डाटा अधिग्रहण सॉफ्टवेयर द्वारा नियंत्रित किया जाता है।
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Representative Results
चित्रा 3 एक कम तापमान magnetotransport प्रयोग का उद्देश्य के लिए नमूनों एक ठेठ हॉल बार डिवाइस से पता चलता है। ऊपरी आकृति में ऑप्टिकल छवि एक सफलतापूर्वक गढ़े ग्राफीन / HBN हॉल बार पता चलता है; कम छवि लंदौ स्तर (LLS) से उठता है कि Landauer-Büttiker बढ़त राज्यों के साथ डिवाइस योजनाबद्ध, quantized हॉल resistances के मूल्यों की गणना करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है कि एक परिवहन तंत्र के रूप में चर्चा की जाएगी जो की प्रायोगिक जांच से पता चलता है इस पत्र में विस्तृत प्रयोगात्मक तकनीक का एक प्रतिनिधि आवेदन। अक्सर, हॉल बार संरचना के निर्माण के समग्र निर्माण की प्रक्रिया में एक जबरदस्त चुनौती का गठन किया। इस आकार में नमूना नक़्क़ाशी में शामिल कदम को छोड़ दिया जा सकता है और जाता है कि वे सब्सट्रेट टुकड़ा करने के लिए स्थानांतरण अनुसरण कर रहे हैं के रूप में गुच्छे नमूने के लिए सीधे जुड़ा हो सकता है। हालांकि, अपूर्ण ज्यामिति कार की अनुमति नहीं होगीतो एक हॉल बार संरचना में नमूना नक़्क़ाशी में शामिल कदम लंघन परिवहन संपत्तियों की eful माप, प्रारंभिक माप करने के लिए विवश किया जाना चाहिए।
प्रायोगिक मापदंडों जुड़े एसी लॉक-इन वोल्टेज माप के साथ लॉक-इन एम्पलीफायर से थरथरानवाला द्वारा आपूर्ति की जा सकती है 30 वी बारी वर्तमान के रूप में उच्च 12 टी के रूप में उच्च चुंबकीय क्षेत्र, 0.300 कश्मीर के रूप में के रूप में कम तापमान, और फाटक voltages शामिल प्रत्यक्ष वर्तमान संबद्ध डीसी वोल्टेज माप के साथ एक sourcemeter द्वारा आपूर्ति की जा सकती है। प्रत्यक्ष वर्तमान और वर्तमान की भयावहता बनाम वर्तमान बारी का अध्ययन किया जा रहा है सामग्री का ध्यान प्रतिरोध और टूटने विशेषताओं सहित संपत्तियों के आधार पर चयन किया जाना चाहिए कि मापदंडों हैं। हॉल प्रतिरोध के बीच संभावित अंतर के रूप में परिभाषित किया गया है, या वोल्टेज भर में मापा जाता है, लागू वर्तमान से विभाजित चित्रा 3 में 6 और 2 की ओर जाता है। अनुदैर्ध्य फिर सेsistance के बीच संभावित अंतर के रूप में परिभाषित किया गया है, या वोल्टेज भर में मापा जाता है, 2 और 3 लागू वर्तमान से विभाजित ले जाता है। पूरी तरह ग्राफीन encapsulating एक HBN परत द्वारा संरक्षित ऊपर की सतह के साथ एक ग्राफीन हॉल पट्टी पर मापा गया था से -30 वी 30 वी चित्रा 4 से लेकर टी से -6 टी 6 से लेकर चुंबकीय क्षेत्र और वापस गेट वोल्टेज पर 1.7 कश्मीर हॉल प्रतिरोध इस पैरामीटर अंतरिक्ष के भीतर कैसे परिवर्तन से पता चलता है। ग्राफीन / HBN हॉल बार, Landau स्तर भरने के लिए इसी हॉल प्रतिरोध में विशेष रूप से नमूदार पठारों में मापा हॉल प्रतिरोध के व्यवहार, क्वांटम हॉल प्रभाव का एक मॉडल उदाहरण के लिए, केवल इस तरह के आवेदन के द्वारा नमूदार एक क्वांटम यांत्रिक घटना है इस पत्र में वर्णित के रूप में उन्नत magnetotransport तकनीक।
चित्रा 5 हॉल प्रतिरोध के साथ, बी = 6 टी में चित्रा 4 में प्रस्तुत डाटा का एक टुकड़ा से पता चलता है (आर XY) वापस गेट वोल्टेज के एक समारोह के रूप में वापस गेट वोल्टेज के एक समारोह है और इसी अनुदैर्ध्य प्रतिरोध (आर XX) के रूप में। माप स्पष्ट रूप से है कि graphene पूर्णांक मूल्य लंदौ स्तर संख्या n, प्लैंक स्थिरांक ज, और इलेक्ट्रॉन प्रभारी ई के साथ की quantized हॉल प्रतिरोध मूल्यों के साथ एक क्वांटम हॉल प्रभाव को दर्शाती से पता चलता है। quantized हॉल प्रतिरोध पठारों अनुदैर्ध्य प्रतिरोध गायब हो जाने के साथ मेल खाना।
1. सब्सट्रेट पैटर्न चित्रा। (ए) नमूना सब्सट्रेट के लिए पत्थर के छापे से छापने से नमूनों स्थितीय / संरेखण के निशान के लिए डिज़ाइन किया गया विन्यास की एक क्षेत्र। नमूनों सोना स्थितीय / संरेखण के निशान (बी) कंप्यूटर प्रतिपादन। एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें यह आंकड़ा की।
चित्रा 2. ग्राफीन परत। एक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के माध्यम से मनाया एक सीआर / एयू स्थितीय मार्कर से सटे monolayer ग्राफीन की परत की एक छवि। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
चित्रा 3. हॉल बार डिवाइस। ऊपरी आंकड़ा, धातु के साथ ग्राफीन / HBN हॉल बार डिवाइस के ऑप्टिकल छवि टर्मिनलों के लिए संपर्क ओर जाता है। कम आंकड़ा है, डिवाइस के ऑप्टिकल छवि में संख्यानुसार लेबल टर्मिनलों के लिए इसी गिने संपर्क नेतृत्व के साथ डिवाइस योजनाबद्ध। तीर वर्तमान उत्पन्न होने वाली Landauer-Büttiker बढ़त राज्यों के प्रवाह को प्रदर्शित करता है।तों / ftp_upload / 53,506 / 53506fig3large.jpg "लक्ष्य =" _blank "> यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
चुंबकीय क्षेत्र और वैश्विक backgate के एक समारोह के रूप में हॉल प्रतिरोध की चित्रा 4. 3 डी साजिश है। 1.7 कश्मीर क्वांटम परिवहन व्यवहार का प्रदर्शन पर चुंबकीय क्षेत्र और वैश्विक वापस गेट के समारोह के रूप में क्वांटम हॉल शासन में ग्राफीन हॉल बार के हॉल प्रतिरोध की 3 डी साजिश है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
चित्रा 5. हॉल और अनुदैर्ध्य magnetoresistance। हॉल (आर XY) और अनुदैर्ध्य (आर XX) निदान पर वैश्विक वापस गेट के समारोह के रूप में प्रतिरोधएड चुंबकीय क्षेत्र │B│ अनुदैर्ध्य प्रतिरोध गायब हो जाने के साथ coinciding quantized हॉल प्रतिरोध मूल्यों के साथ क्वांटम हॉल प्रभाव का प्रदर्शन = 6 टी। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
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Discussion
उचित संरचना और संरचना सुनिश्चित करने के लिए विशेषता उच्च गुणवत्ता वाले थोक नमूने, के अधिग्रहण के बाद, नमूने 1 सेमी सब्सट्रेट के × 1 सेमी टुकड़े पर नमूना के गुच्छे exfoliating द्वारा दर्शाया ज्यामिति में नमूनों हैं। वे एक वापस गेट के आवेदन की अनुमति देकर प्रयोगात्मक पैरामीटर अंतरिक्ष में वृद्धि के रूप में 2 Sio के लगभग 300 एनएम द्वारा कवर भारी पी-डाल दिया गया सी से बना substrates पसंद कर रहे हैं। नमूने पर्याप्त पतली होना चाहिए - कम से कम 10 एनएम - धुन पर एक पर्याप्त क्षेत्र प्रभाव हॉल बार डिवाइस का आयोजन चैनल की संपूर्णता में रासायनिक संभावित उत्पादन करने के लिए। नमूना मोटाई पर्याप्त रूप से टेप dicing मानक वेफर का उपयोग कर थोक सामग्री से गुच्छे exfoliating और बार-बार गुच्छे की योजना बनाई प्रयोग के उद्देश्य के लिए पर्याप्त मोटाई के हैं जब तक नए सिरे से टेप करने के लिए इसका पालन के गुच्छे के साथ टेप दबाकर नियंत्रित किया जाता है। टुकड़े सब्सट्रेट करने के लिए स्थानांतरित कर नमूने देखने के लिए बहुत छोटे हैंनग्न आंखों के साथ, तो एक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप एक हॉल पट्टी में निर्माण करने के लिए उपयुक्त स्थानांतरित कर टुकड़ों की पहचान करने के लिए उपयोग किया जाना चाहिए। नमूना परत मोटाई सही ढंग से परमाणु शक्ति माइक्रोस्कोपी (AFM) का उपयोग मापा जाता है, पर्याप्त अनुभव के साथ हालांकि शोधकर्ताओं परत के रंग के आधार पर इच्छित मोटाई के नमूनों की पहचान करने में सक्षम हो सकता है।
नमूना गुच्छे पर्याप्त रूप से वान डर वाल्स बल द्वारा टुकड़े सब्सट्रेट का पालन नहीं करते, जब इस पांडुलिपि में वर्णित तकनीकी प्रक्रिया के लिए एक उल्लेखनीय चुनौती पैदा होती है। इस मामले में, निर्माण प्रक्रिया के कदम के किसी भी संख्या के दौरान (विशेष रूप से सॉल्वैंट्स में विसर्जन के दौरान) नमूना गुच्छे खटखटाया जाएगा या सब्सट्रेट टुकड़ा सतह से धोया। यह नमूना परत 2 Sio sputtered में टुकड़ा कोटिंग से सब्सट्रेट टुकड़ा करने के लिए तय हो गई है, जिसके तहत इस पांडुलिपि में वर्णित उपन्यास तकनीक से संबोधित किया है। इस बार किया जाता है, नमूना परत के कुछ हिस्सों प्रत्यक्ष एक के लिए अनुमति देने से अवगत कराया जाना चाहिएधातु संपर्कों के dherence। इन संपर्कों के बयान के लिए इस्तेमाल किया मुखौटा इस नमूने के लिए बिजली के संपर्क की अनुमति, धातु संपर्कों जमा किया जाएगा वास्तव में, जहां 2 Sio खोदना होगा, के रूप में 2 Sio की एचिंग के लिए एक मुखौटा के रूप में सेवारत द्वारा इस उद्देश्य के अनुरूप करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है परत अभी भी अपने क्षेत्र के बहुमत पर sputtered Sio 2 के साथ सुरक्षित परत रखते हुए। खोजपूर्ण सामग्री विज्ञान अनुसंधान का पीछा करने के भाग के रूप में कई नए माल के परिवहन के अध्ययन के लिए अनुमति देता है, थोक माल की पारंपरिक परिवहन मापन के लिए अपर्याप्त आकार के क्रिस्टल में संश्लेषित किया गया है कि उपन्यास थोक माल के परिवहन माप इस कदम की अनुमति देता है प्रदर्शन।
इस पत्र में वर्णित प्रयोगात्मक तकनीक द्वारा की पेशकश की एक गहन तकनीकी उन्नति heterostructures में कई स्तरों पर होती सामग्री ढेर करने की क्षमता से आते हैं। यह कई फायदे हैं। हेक्सागोनल बोरान नाइट्राइड (HBN) हो सकता हैवाहक राज्यों के और अधिक सटीक, दोष मुक्त परिवहन माप की अनुमति देने graphene ऐसे ही अन्य 2 डी सामग्री, हवा के साथ बातचीत से उत्पन्न होने वाले दोषों से उत्पाद के लिए सतह, सैंडविच करने के लिए प्रयोग किया जाता है। इसके अतिरिक्त, दिलचस्प आकस्मिक व्यवहार विभिन्न सामग्रियों 12 के ढेर से गठित heterostructures में नमूदार हो सकता है। छूटना के बाद, टुकड़ा है, और उपयुक्त नमूना गुच्छे की पहचान सब्सट्रेट करने के हस्तांतरण, एक प्रक्रिया पॉलिमर polydimethylsiloxane (PDMA) और polypropylene कार्बोनेट (पीपीसी) का उपयोग सावधानी से नमूना हस्तांतरण को शामिल बहुपरत सामग्री की एक heterostructure ढेर उत्पादन करने के लिए पीछा किया जा सकता है। स्टैकिंग एक साथ बहुस्तरीय सामग्री की साफ सतहों दबाकर होता है के रूप में इस विधि से सटे सामग्री के बीच दूषित पदार्थों को के रूप में इन पॉलिमर के ग्लोबुलेस शुरू करने के बिना इस तरह के स्टैकिंग के लिए अनुमति देता है। एक पूरा heterostructure ढेर उपकरण निर्माण के लिए एक नया सब्सट्रेट टुकड़ा करने के लिए हस्तांतरित किया जा सकता है।
डिवाइस Fabriकेशन कई कदम से जुड़े एक कठोर प्रक्रिया है। एक उपयुक्त नमूना टुकड़ा तबादला पहचान की गई है और एक बार अगर वांछित, कई व्यक्ति गुच्छे के शामिल एक heterostructure में खड़ी है, बहुलक मुखौटा आवेदन और patterning और निर्माण की प्रक्रिया में शामिल नक़्क़ाशी और धातु बयान के कई पुनरावृत्तियों के कदम कई ले जा सकते हैं दिनों में एक भी उच्च गुणवत्ता नमूना उत्पादन करने के लिए। कारण वांछित आकार, मोटाई, और गुणवत्ता के एक परत टुकड़ा पहचान की गई है के बाद निर्धारित किया जाना चाहिए सब्सट्रेट टुकड़ा और हॉल बार आयामों पर कहीं भी पाया जा सकता है जिससे इस पद्धति, की खोज की और जांच प्रकृति के कारण, लिथोग्राफी किया जाना चाहिए इलेक्ट्रॉन बीम लिथोग्राफी द्वारा। इलेक्ट्रॉन बीम लिथोग्राफी इलेक्ट्रॉनों का एक केंद्रित बीम के एक स्कैनिंग के उपयोग के माध्यम से लगभग 5 एनएम आयाम करने के लिए नीचे संरचनाओं के प्रत्यक्ष लिखने की अनुमति देता है कि एक उन्नत लिथोग्राफी तकनीक है। विशिष्ट डिवाइस संरचनाओं प्रत्येक नमूना के लिए तैयार कर रहे हैं। Isotropic नक़्क़ाशी प्लाज्मा जीन का उपयोग किया जाता है,एक प्रतिक्रियाशील आयन नक़्क़ाशी (आर.आई.ई.) प्रणाली में मूल्यांकन किया गया। एक हेक्सागोनल बोरान नाइट्राइड / ग्राफीन / हेक्सागोनल बोरान नाइट्राइड ढेर के नक़्क़ाशी के लिए, यह प्लाज्मा खोदना के लिए इस्तेमाल गैस ओ 2 और स्विस फ्रैंक 3 का एक मिश्रण है। जमा धातु संपर्कों एक इलेक्ट्रॉन बीम वाष्पीकरण कक्ष में उच्च निर्वात में एक आसंजन परत, और इसकी उच्च विद्युत चालकता के लिए चुना Au के 750 एनएम की एक दूसरी परत, जमा क्रमिक रूप में सेवा करने का मतलब सीआर की एक पतली परत से मिलकर बनता है। इस उपकरण के निर्माण, सफल धातु लिफ्ट बंद निम्नलिखित धातु बयान के बाद पूरा हो गया है, जिसके बाद इस उपकरण में एक पैकेज को बंधुआ और प्रयोगात्मक माप के लिए एक magnetotransport cryostat में लोड किया जा सकता है इंगित करते हैं।
इस पांडुलिपि में वर्णित निर्माण और प्रयोगात्मक तकनीक की प्रगति के व्यक्ति गुच्छे heterostructures में खड़ी हो सकती है जिसके द्वारा प्रक्रिया में सुधार भी शामिल होगी। इसके अतिरिक्त, व्यक्तिगत गुच्छे और बहुस्तरीय सामग्री की स्टैकिंग का छूटनाइस पांडुलिपि में वर्णित तकनीकों द्वारा heterostructures में हवा के संपर्क में आने से प्रभावित नहीं कर रहे हैं कि सामग्री के लिए सीमित कर रहे हैं। अतिरिक्त विचार, इस तरह के एक अक्रिय वातावरण में प्रक्रिया के ज्यादा के उपक्रम के रूप में, इस तरह के संक्रमण धातु dichalcogenides और द्विपक्षीय chalcogenide topological इंसुलेटर के रूप में, ऑक्सीकरण द्वारा नष्ट कर रहे हैं कि सामग्री के लिए लिया जाना चाहिए। Magnetotransport सिस्टम मजबूत मैग्नेट और कम तापमान cryostats इंजीनियर हैं के रूप में और अधिक शक्तिशाली प्रयोगात्मक माप क्षमता के लिए अग्रणी सुधार देखने के लिए जारी रहेगा।
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Cryogenic Limited 12 T CFMS | Cryogen Limited | CFM-12T-H3- IVTI-25 | Magnetotransport system customized with modulated field magnet (step 4) |
| 7270 DSP Lock-in amplifier | Signal Recovery | 7270 | lock-in amplifier for source/drain and voltage measurements (step 4) |
| GS200 DC Voltage/Current Source | Yokogawa | GS200 | Voltage source for gate voltage application (step 4) |
| 2636B System Sourcemeter | Keithley | 2636B | Sourcemeter for source/drain and voltage measurements |
| DWL 2000 Laser Pattern Generator | Heidelberg Instruments | DWL 2000 | Generate chrome mask for lithography of substrate location/alignment feature pattern (step 1.3) |
| Suss MicroTec MA6/BA6 Contact Aligner | Suss | MA6 | Used for the lithography of substrate location/alignment feature pattern (step 1.4.12) |
| JEOL Direct Write Electron Beam Lithography System | JEOL | JBX 6300-FS | Perform high-resolution lithography of devices |
| Discovery 550 Sputtering System | Denton Vacuum | Discovery 550 | Perform SiO2 sputtering (step 2.5) |
| Infinity 22 Electron Beam Evaporator | Denton Vacuum | Infinty 22 | Perform Cr/Au deposition (steps 1.5 and 3.7) |
| Unaxis 790 Reactive Ion Etcher | Unaxis | Unaxis 790 | Etch sample into Hall bar structure (step 3.4) |
| PMMA 495 A4 | MicroChem | PMMA 495 A4 | Polymer coating/electron beam mask for lithography (step 3.5.1) |
| PMMA 950 A4 | MicroChem | PMMA 950 A4 | Polymer coating/electron beam mask for sample dicing and lithography (steps 1.7.3, 3.3.1, and 3.5.2) |
| S1813 positive photoresist | MicroChem | S1813 G2 | Positive photoresist (step 1.4.8) |
| LOR resist | MicroChem | LOR 3A | Lift off resist (step 1.4.3) |
| 1:3 MIBK:IPA PMMA developer | MicroChem | 1:3 MIBK:IPA | PMMA developer |
| MF-321 Developer | MicroChem | MF-321 | Novolac positive photoresist-compatible developer solution (step 1.4.15) |
| Diglycidiyl ether-terminated polydimethylsiloxane | Sigma Aldrich | SA 480282 | For layered material stacking (step 2.6.1) |
| Polypropylene carbonate | Sigma Aldrich | SA 389021 | For layered material stacking (step 2.6.2) |
References
- Doty, F. P. Properties of CdZnTe crystals grown by a high pressure Bridgman method. Journal of Vacuum Science & Technology B. 10 (4), 1418-1422 (1992).
- Ikesue, A., Kinoshita, T., Kamata, K., Yoshida, K. Fabrication and optical properties of high-performance polycrystalline Nd-YAG Ceramics for Solid-State Lasers. Journal of the American Ceramic Society. 78 (4), 1033-1040 (1995).
- Elwell, D., Scheel, H. J. Crystal Growth From High-Temperature Solutions. , Academic Press. London. (2011).
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- Therese, G. H. A., Kamath, P. V. Electrochemical Synthesis of Metal Oxides and Hydroxides. Chemistry of Materials. 12, 1195-1294 (2000).
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- Greenblatt, M. Molybdenum Oxide Bronzes with Quasi-Low-Dimensional Properties. Chemical Reviews. 88, 31-53 (1988).
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- Giessibl, F. J. Advances in Atomic Force Microscopy. Reviews of Modern Physics. 75, 949-983 (2003).
- Smith, K. C. A., Oatley, C. W. The Scanning Electron Microscope and its Fields of Applications. British Journal of Applied Physics. 6, 391-399 (1955).
- Geim, A. K., Grigorieva, I. V. Van der Waals heterostructures. Nature. 499, 419-425 (2013).
