Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

उपकरण निर्माण के लिए संक्रमण धातु फिल्मों के Sulfurization के माध्यम से बड़े क्षेत्र ऊर्ध्वाधर 2d क्रिस्टल Hetero-संरचनाओं की तैयारी

Published: November 28, 2017 doi: 10.3791/56494

Summary

पूर्व जमा संक्रमण धातुओं के sulfurization के माध्यम से, बड़े क्षेत्र और ऊर्ध्वाधर 2d क्रिस्टल hetero-संरचनाओं गढ़े जा सकता है । इस रिपोर्ट में फिल्म के स्थानांतरण और डिवाइस निर्माण प्रक्रियाओं का भी प्रदर्शन किया गया है ।

Abstract

हमने दिखा दिया है कि संक्रमण धातु फिल्मों के sulfurization के माध्यम से इस तरह के रूप में मोलिब्डेनम (मो) और टंगस्टन (डब्ल्यू), बड़े क्षेत्र और समान संक्रमण धातु dichalcogenides (TMDs) राज्यमंत्री2 और WS2 नीलमणि सब्सट्रेट पर तैयार किया जा सकता है । धातु फिल्म मोटाई को नियंत्रित करके, अच्छी परत संख्या नियंत्रण, TMDs की एक परत को नीचे, इस वृद्धि तकनीक का उपयोग कर प्राप्त किया जा सकता है । मो सल्फर की कमी हालत के तहत सल्फर फिल्म से प्राप्त परिणामों के आधार पर, वहां के दो तंत्र है (एक) planar राज्यमंत्री2 विकास और (ख) मो ऑक्साइड अलगाव sulfurization प्रक्रिया के दौरान मनाया । जब पृष्ठभूमि सल्फर पर्याप्त है, planar TMD वृद्धि प्रमुख विकास तंत्र है, जो sulfurization प्रक्रिया के बाद एक समान राज्यमंत्री2 फिल्म में परिणाम होगा । यदि पृष्ठभूमि सल्फर की कमी है, मो ऑक्साइड अलगाव sulfurization प्रक्रिया के प्रारंभिक चरण में प्रमुख विकास तंत्र होगा । इस मामले में, कुछ परत राज्यमंत्री2 के साथ कवर मो ऑक्साइड क्लस्टर के साथ नमूना प्राप्त किया जाएगा । के बाद अनुक्रमिक मो जमाव/sulfurization और डब्ल्यू साठा/sulfurization प्रक्रियाओं, ऊर्ध्वाधर WS2/MoS2 hetero-संरचनाओं इस विकास तकनीक का उपयोग कर स्थापित कर रहे हैं । रमन2 और राज्यमंत्री2, क्रमशः, और hetero के समान परत की संख्या अलग 2d सामग्री के योग के साथ संरचना की इसी चोटियों को इसी ऊर्ध्वाधर 2 डी क्रिस्टल के सफल स्थापना की पुष्टि की है hetero-संरचना । पूर्व के साथ एक सिइओ2/Si सब्सट्रेट पर2/MoS2 फिल्म के हस्तांतरण के बाद पैटर्न स्रोत/नाली इलेक्ट्रोड, एक नीचे गेट ट्रांजिस्टर गढ़े है. केवल राज्यमंत्री2 चैनलों के साथ ट्रांजिस्टर के साथ तुलना में, WS2/MoS2 hetero-संरचना के साथ डिवाइस की उच्च नाली धाराओं कि 2 डी क्रिस्टल hetero की शुरूआत के साथ प्रदर्शन किया है-संरचनाओं, सुपीरियर डिवाइस प्रदर्शन प्राप्त किया जा सकता है । परिणामों के 2 डी क्रिस्टल के व्यावहारिक आवेदन के लिए इस वृद्धि तकनीक की क्षमता से पता चला है ।

Introduction

2 डी क्रिस्टल फिल्मों को प्राप्त करने के लिए सबसे आम तरीकों में से एक थोक सामग्री1,2,3,4,5से यांत्रिक छूटना का उपयोग कर रहा है । हालांकि उच्च क्रिस्टलीय गुणवत्ता के साथ 2d क्रिस्टल फिल्मों को आसानी से इस पद्धति का उपयोग कर प्राप्त किया जा सकता है, स्केलेबल 2 डी क्रिस्टल फिल्मों इस दृष्टिकोण है, जो व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए वंचित है के माध्यम से उपलब्ध नहीं हैं । यह पिछले प्रकाशनों में प्रदर्शन किया गया है कि रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी), बड़े क्षेत्र और वर्दी 2d क्रिस्टल फिल्मों का उपयोग कर6,7,8,9तैयार किया जा सकता है । नीलम सब्सट्रेट और लेयर नंबर-नियंत्रणीय राज्यमंत्री2 फिल्मों पर ग्राफीन की प्रत्यक्ष वृद्धि समान विकास चक्र को दोहराते हुए तैयार किया गया है भी सीवीडी विकास तकनीक10,11का उपयोग कर प्रदर्शित कर रहे हैं । एक हाल ही में प्रकाशन में, विमान ब्राउज़2/MoS2 hetero संरचना गुच्छे भी सीवीडी विकास तकनीक12का उपयोग कर गढ़े हैं । हालांकि सीवीडी विकास तकनीक स्केलेबल 2d क्रिस्टल फिल्ंस प्रदान करने में होनहार है, इस विकास तकनीक के प्रमुख नुकसान यह है कि विभिंन अग्रदूतों अलग 2d क्रिस्टल के लिए स्थित होना है । विकास की स्थिति भी अलग 2d क्रिस्टल के बीच बदलती हैं । इस मामले में, विकास प्रक्रियाओं और अधिक जटिल हो जाएगा जब मांग 2d क्रिस्टल hetero-संरचनाओं के लिए बढ़ता है ।

सीवीडी विकास तकनीक के साथ तुलना में, पूर्व जमा संक्रमण धातु फिल्मों के sulfurization TMDs13,14के लिए एक समान लेकिन बहुत सरल वृद्धि दृष्टिकोण प्रदान की गई है । चूंकि वृद्धि प्रक्रिया केवल धातु जमाव और निंनलिखित sulfurization प्रक्रिया शामिल है, यह एक ही विकास प्रक्रियाओं के माध्यम से अलग TMDs विकसित करने के लिए संभव है । दूसरी ओर, 2d क्रिस्टल की परत संख्या नियंत्रण भी पूर्व जमा संक्रमण धातु मोटाई को बदलने के द्वारा प्राप्त किया जा सकता है । इस मामले में, एक परत के लिए विकास अनुकूलन और परत संख्या नियंत्रण नीचे अलग TMDs के लिए आवश्यक हैं । विकास तंत्र को समझना भी जटिल TMD hetero की स्थापना के लिए बहुत महत्वपूर्ण है-इस पद्धति का उपयोग संरचनाओं ।

इस पत्र में, राज्यमंत्री2 और WS2 फिल्मों sulfurization प्रक्रिया के बाद धातु जमाव की इसी तरह की वृद्धि प्रक्रियाओं के तहत तैयार कर रहे हैं । सल्फर पर्याप्त और कमी की स्थिति के तहत एमओ फिल्मों के sulfurization से प्राप्त परिणामों के साथ, दो विकास तंत्र sulfurization प्रक्रिया के दौरान मनाया जाता है15. सल्फर पर्याप्त शर्त के तहत sulfurization प्रक्रिया के बाद एक समान और लेयर नंबर-कंट्रोल करने वाली राज्यमंत्री2 फिल्म प्राप्त की जा सकती है । जब नमूना सल्फर की कमी की स्थिति के तहत सल्फर है, पृष्ठभूमि सल्फर एक पूर्ण राज्यमंत्री2 फिल्म बनाने के लिए पर्याप्त नहीं है इस तरह कि मो ऑक्साइड अलगाव और संमिलन जल्दी विकास के चरण में प्रमुख तंत्र हो जाएगा. मो आक्साइड के साथ एक नमूना राज्यमंत्री2 के कुछ परतों से आच्छादित क्लस्टर sulfurization प्रक्रिया15के बाद प्राप्त किया जाएगा । अनुक्रमिक धातु जमाव और निंनलिखित sulfurization प्रक्रियाओं के माध्यम से,2/MoS2 कार्यक्षेत्र hetero-संरचनाओं परत संख्या नियंत्रण के साथ नीचे एक परत के लिए तैयार किया जा सकता है15,16। इस तकनीक का प्रयोग, एक नमूना चार क्षेत्रों के साथ एक एकल नीलमणि सब्सट्रेट पर प्राप्त की है: (I) रिक्त नीलमणि सब्सट्रेट, (II) स्टैंडअलोन राज्यमंत्री2, (III) WS2/MoS2 hetero-संरचना, और (IV) स्टैंडअलोन ws217 . परिणाम प्रदर्शित करता है कि विकास तकनीक कार्यक्षेत्र 2d क्रिस्टल hetero-संरचना की स्थापना के लिए लाभप्रद है और चयनात्मक विकास में सक्षम है । 2 डी क्रिस्टल hetero के बढ़ाया डिवाइस प्रदर्शन-संरचनाओं 2d क्रिस्टल के लिए व्यावहारिक अनुप्रयोगों की ओर पहला कदम निशान होगा ।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. व्यक्तिगत 2d सामग्री के विकास (राज्यमंत्री2 और WS2)

  1. संक्रमण धातु जमाव एक आरएफ sputtering प्रणाली का उपयोग
    1. एक साफ 2 एक्स 2 सेमी2 नीलमणि सब्सट्रेट संक्रमण धातु जमाव के लिए sputtering प्रणाली के लक्ष्य की ओर पॉलिश पक्ष के साथ नमूना धारक पर रखा गया है । नीलम सब्सट्रेट उच्च तापमान और परमाणु-सपाट सतहों पर नीलमणि की रासायनिक स्थिरता के कारण चुना जाता है ।
    2. 3 x 10-6 torr क्रमिक रूप से एक यांत्रिक एक प्रसार पंप द्वारा पीछा पंप का उपयोग करने के लिए sputtering चैंबर नीचे पंप ।
    3. sputtering सिस्टम में Ar गैस को इंजेक्ट करें और जन प्रवाह नियंत्रक (MFC) का उपयोग करके गैस प्रवाह को ४० मिलीलीटर/
    4. चैंबर दबाव एक मैनुअल दबाव नियंत्रण वाल्व का उपयोग कर 5 x 10-2 torr पर रखें और एआर प्लाज्मा प्रज्वलित । ४० डब्ल्यू पर उत्पादन शक्ति रखें ।
    5. चैंबर दबाव कम करने के लिए 5 x 10-3 torr एक मैनुअल व्हील कोण पॉपप वाल्व का उपयोग कर ।
    6. मैंयुअल रूप से नीलमणि सब्सट्रेट और 2 इंच धातु लक्ष्य के बीच शटर खोलने के लिए और धातु जमाव शुरू करते हैं । जमाव प्रक्रिया के दौरान, दोनों एमओ और डब्ल्यू के लिए ४० W पर sputtering शक्ति रखें । पृष्ठभूमि दबाव 5 × 10 में रखा गया है-3 torr के साथ ४० मिलीलीटर/
    7. नियंत्रण sputtering समय अलग मोटाई के साथ संक्रमण धातु फिल्मों जमा करने के लिए । पतली धातु की मोटाई के कारण, sputtering बार क्वार्ट्ज क्रिस्टल प्रतिध्वनित से रीडिंग की तुलना में फिल्म मोटाई पर बेहतर नियंत्रण प्रदान करेगा ।
      नोट: राज्यमंत्री की परत संख्या2 और WS2 वर्तमान पांडुलिपि में चर्चा की विधि का उपयोग कर उगाया पूर्व के sputtering बार जमा एमओ और डब्ल्यू फिल्मों के लिए आनुपातिक हैं । sputtering बार के निर्धारण के लिए आवश्यक परत संख्या के साथ2 और WS2 के राज्यमंत्री प्राप्त करने के लिए क्रॉस-अनुभागीय उच्च संकल्प संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (HRTEM) अलग sputtering बार के साथ नमूनों के लिए छवियों पर आधारित है । हालांकि, अगर पूर्व जमा मो और डब्ल्यू फिल्मों बहुत मोटी हैं, मो और डब्ल्यू ऑक्साइड अलगाव प्रमुख विकास तंत्र बन जाएगा, बजाय planar राज्यमंत्री2 और WS2 फिल्म विकास की । इसलिए sputtering टाइम्स के साथ लेयर नंबरों की समानता कुछ-लेयर TMDs तक ही सीमित है । वर्तमान पांडुलिपि में राज्यमंत्री2 के विकास की शर्त के साथ, लेयर नंबर sputtering टाइम्स को आनुपातिक किया जाएगा जब राज्यमंत्री2 फिल्म 10 परतों से कम है । 5-लेयर राज्यमंत्री2के विकास के लिए sputtering समय 30 एस है ।
  2. संक्रमण धातु फिल्म का sulfurization
    1. sulfurization के लिए एक गर्म भट्ठी के केंद्र में पूर्व जमा संक्रमण धातु फिल्मों के साथ नीलमणि सब्सट्रेट प्लेस ।
    2. गैस के प्रवाह के सल्फर (एस) पाउडर नदी के ऊपर रखें, भट्ठी के हीटिंग जोन से 2 सेमी दूर । इस स्थिति में, एस पाउडर के लिए वाष्पीकरण तापमान १२० ° c हो जाएगा जब सब्सट्रेट तापमान ८०० ° c करने के लिए बढ़ जाती है. ठीक sulfurization के लिए अलग संक्रमण धातुओं के लिए एस पाउडर वजन नियंत्रण । काम में, एस पाउडर वजन १.५ g के लिए मो और १.० g के लिए W है ।
      नोट: हम राज्यमंत्री की तैयारी के लिए सल्फर पाउडर मात्रा का निर्धारण2 और WS2 फिल्मों सल्फर पाउडर की अलग मात्रा का उपयोग कर तैयार प्रत्येक सामग्री के लिए प्राप्त परिणामों के आधार पर ।
    3. ०.७ torr पर भट्टी का दबाव रखें । sulfurization प्रक्रिया के दौरान १३० एमएल/मिन एआर गैस वाहक गैस के रूप में इस्तेमाल किया गया था ।
    4. कमरे के तापमान से भट्ठी के तापमान को रैंप पर ८०० डिग्री सेल्सियस तापमान के साथ ४० मिनट में 20 डिग्री सेल्सियस की दर से रैंप पर तापमान को ८०० डिग्री सेल्सियस तक रखें जब तक कि सल्फर पाउडर पूरी तरह से काफूर हो जाए । उसके बाद, हीटर बिजली की भट्ठी का तापमान कम करने के लिए बंद है । यह भट्ठी ८०० डिग्री सेल्सियस से कमरे के तापमान तक पहुंचने के लिए के बारे में 30 से ४० मिनट लगते हैं ।
  3. एक ४८८ एनएम लेजर15,16,17का उपयोग कर रमन स्पेक्ट्रम माप करते हैं । पार अनुभागीय HRTEM छवियों को प्राप्त करने के लिए 2d क्रिस्टल15,16,17की परत संख्या सत्यापित करें ।

2. की वृद्धि WS2/MoS2 कार्यक्षेत्र एकल Hetero संरचना

नोट: इस खंड के लिए एक एकल hetero-राज्यमंत्री के 5 परतों के साथ एक नीलमणि परत से मिलकर संरचना बनाने के लिए प्रयोग किया जाता है2 और WS2के 4 परतों ।

  1. चरण १.१ के रूप में एक ही कार्यविधि का पालन करें । नीलम सब्सट्रेट पर मो फिल्म जमा एक 30 एस sputtering समय के साथ आरएफ sputtering प्रणाली का उपयोग कर ।
  2. Sulfurize १.२ राज्यमंत्री के विकास के लिए कदम के रूप में एक ही sulfurization प्रक्रियाओं के बाद मो फिल्म2। sulfurization प्रक्रिया के बाद राज्यमंत्री2 की पांच परतें प्राप्त होंगी ।
  3. चरण १.१ के रूप में एक ही कार्यविधियों का पालन करें । राज्यमंत्री2/sapphire सब्सट्रेट पर डब्ल्यू फिल्म जमा एक 30 एस sputtering समय के साथ आरएफ sputtering प्रणाली का उपयोग कर ।
  4. डब्ल्यू फिल्म Sulfurize2के विकास के लिए १.२ कदम की एक ही sulfurization प्रक्रिया के बाद । WS2 की चार परतें sulfurization प्रक्रिया के बाद2 राज्यमंत्री के शीर्ष पर प्राप्त किया जाएगा ।
    नोट: धातु जमाव और sulfurization प्रक्रिया व्यक्तिगत सामग्री के रूप में ही है । एमओ और डब्ल्यू फिल्मों के sputtering बार राज्यमंत्री2 और WS2 परतों की आवश्यक परत संख्या के आधार पर निर्धारित कर रहे हैं । दोहरे या बहु-hetero-संरचनाएं समान वृद्धि प्रक्रिया को दोहराकर स्थापित की जा सकती हैं । कार्यक्षेत्र hetero-संरचनाओं में TMDs का अनुक्रम भी नमूना संरचना के आधार पर बदला जा सकता है ।

3. फिल्म स्थानांतरण और डिवाइस निर्माण प्रक्रियाओं

  1. फिल्म 2 डी क्रिस्टल फिल्मों की प्रक्रिया को स्थानांतरित
    1. स्पिन कोट TMD फिल्म पर पाली की तीन बूंदें (मिथाइल methacrylate) (पीएमएमए) पूरी फिल्म को कमरे के तापमान पर कवर करती हैं । स्पिनर के दो चरण के रोटेशन की गति 10 एस के लिए ५०० rpm और 10 एस के लिए ८०० आरपीएम हैं । 5 मिनट के लिए १२० ° c पर इलाज के बाद, पीएमएमए मोटाई 3 µm के आसपास है ।
    2. पीएमएमए/TMD/नीलमणि नमूना एक पेट्री डिश है जो (DI) पानी से भरा है में जगह है ।
    3. पीएमएमए/TMD फिल्म के एक कोने में DI पानी में चिमटी का उपयोग कर नीलमणि सब्सट्रेट से छील ।
    4. 1 एम koh जलीय समाधान की २५० मिलीलीटर गर्मी (14 ग्राम koh छर्रों २५० मिलीलीटर पानी के साथ मिश्रित) एक चोंच में १०० डिग्री सेल्सियस के लिए । गर्म KOH जलीय समाधान में नमूना ले जाएं और जब तक फिल्म पूरी तरह से बंद सब्सट्रेट से खुली है पीएमएमए/TMD फिल्म छीलने जारी है । छीलने के बारे में 1 मिनट की आवश्यकता को पूरा करें ।
    5. KOH समाधान से पीएमएमए/TMD फिल्म को स्कूप करने के लिए एक अलग नीलमणि सब्सट्रेट का प्रयोग करें । फिल्म पर अवशेष KOH को धोने के लिए DI water से भरे २५० मिलीलीटर यूरिन में फिल्म को मूव करें । इस स्तर पर, पीएमएमए/TMD फिल्म और नीलमणि सब्सट्रेट के बीच आसंजन फिल्म स्कूप करने के लिए कमजोर है । इसलिए, इस फिल्म को डि पानी में विसर्जन के बाद नीलम सब्सट्रेट से अटैच करेंगे ।
    6. दोहराएं कदम 3.1.4-3.1.5 तीन बार नए डि पानी का उपयोग कर सुनिश्चित करें कि अवशेष KOH के अधिकांश फिल्म से हटा दिया जाता है ।
      नोट: प्रत्येक TMD परत के बीच आसंजन बहुत नीलमणि सब्सट्रेट के साथ TMDs की तुलना में मजबूत है । इसलिए, एक ही स्थानांतरण प्रक्रिया या तो व्यक्तिगत राज्यमंत्री2/WS2 सामग्री या उनके hetero-संरचनाओं के लिए लागू किया जा सकता है । 2 डी क्रिस्टल फिल्ंस पूरी तरह से बंद हो जाएगा सब्सट्रेट, जो राज्यमंत्री2/graphene hetero के छीलने के समान है-संरचना एक पिछले प्रकाशन18में चर्चा की । फिल्म को स्थानांतरित करने के उद्देश्य पर निर्भर करता है, इस कदम में उल्लेख सब्सट्रेट या तो एक नीलमणि सब्सट्रेट या पूर्व जमा इलेक्ट्रोड के साथ एक सिइओ2/Si सब्सट्रेट हो सकता है, के रूप में ३.२ कदम में वर्णित है । अंय सब्सट्रेट भी इस प्रयोजन के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है ।
  2. 2 डी क्रिस्टल ट्रांजिस्टर का निर्माण ।
    1. सिइओ2/Si सब्सट्रेट्स15,16,17पर इलेक्ट्रोड पैटर्न को परिभाषित करने के लिए मानक photolithography का उपयोग करें । स्रोत और नाली इलेक्ट्रोड 10 एनएम टाइटेनियम (Ti) या १०० एनएम गोल्ड (Au) से बना एक ३०० एनएम सिइओ2/p-type Si सब्सट्रेट पर गढ़े हैं ।
    2. DI पानी से भरा चोंच में पूर्व नमूनों स्रोत/नाली इलेक्ट्रोड के साथ सिइओ2/Si सब्सट्रेट विसर्जित और चरण ३.१ में तैयार के रूप में पीएमएमए/TMD फिल्म के TMD पक्ष को देते हैं ।
    3. 3 मिनट के लिए १०० डिग्री सेल्सियस पर नमूना सेंकना, फिल्म सिइओ2/Si सब्सट्रेट करने के लिए संलग्न है के बाद, पानी के अवशेषों को दूर करने के लिए ।
    4. पीएमएमए/TMD फिल्म के साथ नमूने पर पीएमएमए के तीन बूंदें ड्रिप पूरी सतह को कवर और फिल्म और अधिक मजबूती सब्सट्रेट करने के लिए संलग्न कर ।
    5. एक इलेक्ट्रॉनिक शुष्क कैबिनेट में नमूना अगले कदम के लिए ले जाने से पहले कम 8 घंटे के लिए प्लेस ।
    6. एसीटोन के साथ दो अलग २५० मिलीलीटर यूरिन भरें । पीएमएमए/TMD फिल्म के साथ संलग्न नमूना विसर्जित दो अलग चोंच ५० और 10 मिनट के लिए एसीटोन से भरा में क्रमशः, शीर्ष पीएमएमए परत को दूर करने के लिए ।
    7. मानक फोटो-लिथोग्राफी और प्रतिक्रियाशील-आयन नक़्क़ाशी15,16,17का उपयोग कर ट्रांजिस्टर चैनल को परिभाषित करें । बैक-गेट राज्यमंत्री2 और WS2/MoS2 hetero-संरचना ट्रांजिस्टर15,16,17गढ़े हैं । चैनल लंबाई और उपकरणों की चौड़ाई 5 और १५० माइक्रोन, क्रमशः कर रहे हैं ।
    8. 15,16,17ट्रांजिस्टर की वर्तमान वोल्टेज विशेषताओं को मापने के लिए एक दोहरे चैनल प्रणाली sourcemeter साधन का उपयोग करें ।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

रमन स्पेक्ट्रम और क्रॉस-अनुभागीय HRTEM छवियों के व्यक्तिगत राज्यमंत्री2 और WS2 के sulfurization का उपयोग कर गढ़े पूर्व जमा संक्रमण धातुओं आंकड़ा 1a-b17, क्रमशः में दिखाए जाते हैं । दो विशेषता रमन चोटियों दोनों राज्यमंत्री के लिए मनाया जाता है2 और WS2, जो के अनुरूप में विमान और बाहर के विमान 2d क्रिस्टल में एक Equation 1 1g फ़ोनॉन कंपन मोड । राज्यमंत्री नमूने के लिए दो रमन चोटियों की फ्रीक्वेंसी अंतर Δk २४.१ सेमी-१है, जिससे पता चलता है कि राज्यमंत्री की 4-5परतें१९ प्राप्त हुईं. हालांकि, यह संभव परत की संख्या का निर्धारण करने के लिए मुश्किल है सीधे बड़े Δk मूल्य ६३.४ सेमी-1 WS217की । दो नमूनों के पार अनुभागीय HRTEM छवियों, चित्रा 1c-डीमें दिखाया गया है, पता चला है कि 5 और 4 परत राज्यमंत्री2 और WS2 दो नमूनों के लिए क्रमशः प्राप्त कर रहे हैं । परिणामों का प्रदर्शन किया है कि sulfurizing के माध्यम से संक्रमण धातुओं, बड़े क्षेत्र और समान राज्यमंत्री2 और WS2 फिल्मों प्राप्त किया जा सकता है ।

सल्फर की कमी हालत के तहत सल्फर १.० एनएम मो फिल्म के पार अनुभागीय HRTEM छवि चित्रा 2aमें दिखाया गया है, जिसमें कुछ परत 2d क्रिस्टल के साथ कवर क्लस्टर देखा गया । इन परिणामों ने संकेत दिया कि sulfurization कार्यविधि15के दौरान दो वृद्धि विधियां देखी गईं । सल्फर पर्याप्त स्थिति के तहत, सल्फर के लिए ऑक्सीजन प्रतिक्रियाओं जगह जल्दी से ऐसी है कि planar राज्यमंत्री2 एक कम समय में पूरे नमूने को कवर किया गया । नमूना सतह पर यह planar राज्यमंत्री2 फिल्म आगे सामग्री प्रवास इस तरह रोक सकता है कि एक समान और परत संख्या नियंत्रणीय राज्यमंत्री2 फिल्म sulfurization प्रक्रिया के बाद प्राप्त किया जा सकता है । हालांकि, जब नमूना सल्फर की कमी की हालत के तहत सल्फर था, पृष्ठभूमि सल्फर एक पूर्ण राज्यमंत्री2 फिल्म बनाने के लिए पर्याप्त नहीं था इस तरह कि मो ऑक्साइड अलगाव और संमिलन जल्दी विकास के चरण में प्रमुख तंत्र था । इस मामले में, कुछ परत राज्यमंत्री2 द्वारा कवर मो ऑक्साइड समूहों के साथ एक नमूना sulfurization प्रक्रिया15के बाद प्राप्त किया जाएगा । योजनाबद्ध आरेख संक्रमण धातु sulfurization के मॉडल का वर्णन चित्रा15में दिखाया गया है । के बाद से दो विकास तंत्र sulfurization प्रक्रिया के दौरान मनाया गया, वहां एक समय विकास के साथ राज्यमंत्री2 परत संख्या के लिए एक ऊपरी सीमा थी ।

sulfurization प्रक्रियाओं के साथ अनुक्रमिक धातु जमाव का प्रयोग ऊपर चर्चा की, एक WS2/MoS2 एकल hetero संरचना संक्रमण धातु जमाव की दो प्रक्रियाओं के बाद तैयार किया गया था/sulfurization । रमन स्पेक्ट्रा और नमूना के पार अनुभागीय HRTEM छवि चित्रा 3-बी17में दिखाया गया है । इसके अलावा विशिष्ट रमन राज्यमंत्री को इसी चोटियों2 और2, क्रमशः, व्यक्तिगत 5 के योग के साथ समान परत संख्या 9 और 4-परत राज्यमंत्री2 और ws2 पता चलता है कि नमूना था एक ws2/ राज्यमंत्री एकल hetero-संरचना. समान विकास प्रक्रियाओं के बाद, एक WS2/MoS2/WS2 डबल hetero-संरचना संक्रमण धातु जमाव की तीन प्रक्रियाओं के बाद तैयार किया गया था/sulfurization । रमन स्पेक्ट्रा और नमूना के पार अनुभागीय HRTEM छवि चित्रा 3सी-डीमें दिखाया गया है. राज्यमंत्री के एक समान अवलोकन के साथ2 और WS2 विशेषता रमन ऊपर चर्चा की चोटियों, केवल तीन 2d क्रिस्टल के परतों इस नमूने के लिए मनाया गया । इन परिणामों से पता चला है कि (एक) अच्छी परत संख्या नियंत्रण एक परत के नीचे इस वृद्धि तकनीक के लिए प्राप्त किया गया था और (ख) एक ऊर्ध्वाधर 2d क्रिस्टल डबल hetero-संरचना तीन परमाणु परत मोटाई16में स्थापित किया जा सकता है ।

आधा कवर संक्रमण धातु जमाव के साथ एक और नमूना के लिए चयनात्मक विकास की संभावना इस रिपोर्ट में चर्चा की तकनीक का उपयोग कर दिखाने के लिए तैयार किया गया था । १.० एनएम मो जमाव के दौरान नीलमणि सब्सट्रेट के आधा परिरक्षण करके, सब्सट्रेट के आधे sulfurization के बाद राज्यमंत्री2 के साथ कवर किया जा सकता है. उसके बाद, नमूना ९० ° को जमा करने डब्ल्यू के लिए नीलम सब्सट्रेट के आधे कवर घुमाया गया था । वही sulfurization प्रक्रिया दोबारा आयोजित की गई । इस मामले में, (क) खाली नीलमणि सब्सट्रेट के साथ चार क्षेत्रों, (ख) स्वसंपूर्ण राज्यमंत्री2, (ग) ws2/MoS2 hetero-संरचना, और (घ) स्वसंपूर्ण WS2 एक एकल नीलमणि सब्सट्रेट17के भीतर प्राप्त किया गया । चित्र और रमन स्पेक्ट्रा नमूने पर चार विभिन्न क्षेत्रों में से चित्रा 4में दिखाया गया है । जैसा कि चित्रा में दिखाया गया है, बड़े क्षेत्र और वर्दी WS2 और राज्यमंत्री2 फिल्मों और उनके कार्यक्षेत्र hetero-संरचनाओं चुनिंदा एक ही नीलमणि सब्सट्रेट पर हो गए थे । इन परिणामों में संकेत दिया है कि ऊर्ध्वाधर hetero की स्थापना-संरचनाओं के अलावा, संक्रमण धातु sulfurization के विकास की विधि चुनिंदा सब्सट्रेट पर 2d क्रिस्टल वृद्धि हुई । यह लचीलापन 2 डी सामग्री और उनके hetero-संरचनाओं के आधार पर व्यावहारिक डिवाइस फैब्रिक्स के लिए अधिक जगह दे सकता है ।

के लिए राज्यमंत्री2 और WS2/MoS2 ऊर्ध्वाधर hetero संरचना के रूप में उपकरण चैनल के साथ ट्रांजिस्टर के डिवाइस के प्रदर्शन की तुलना, दो ट्रांजिस्टर निर्माण प्रक्रिया के चरण 3 में वर्णित निंनलिखित गढ़े गए थे प्रोटोकॉल. निर्माण प्रक्रिया दिखा योजनाबद्ध आरेख भी चित्र 5में दिखाया गया है । vDS = 10 वी पर उपकरणों का ID-vजी एस घटता चित्रा 5bमें दिखाया गया है । राज्यमंत्री2 ट्रांजिस्टर के साथ तुलना में, एक पर्याप्त नाली वर्तमान वृद्धि hetero-संरचना डिवाइस के लिए मनाया गया. क्षेत्र प्रभाव दो राज्यमंत्री के साथ उपकरणों की गतिशीलता मूल्यों2 और WS2/MoS2 hetero-संरचना के रूप में curves से निकाले गए चैनलों ०.२७ और ०.६९ सेमी2/V · s, क्रमशः । हमारे2 से राज्यमंत्री के लिए इलेक्ट्रॉन इंजेक्शन की पिछले भविष्यवाणी2 और थर्मल संतुलन के तहत उच्च इलेक्ट्रॉन एकाग्रता चैनलों से इस घटना के लिए जिंमेदार हो सकता है ।

तनु के मो फिल्मी साठा के बाद नमूने को sputtering चैंबर के बाहर ले जाकर हवा से अवगत कराया गया । एमओ फिल्म बहुत पतली है के बाद से, यह ऑक्सीकरण और जल्दी परिवेश स्थितियों के तहत मो आक्साइड का गठन किया गया था । sulfurization प्रक्रिया से पहले नमूना का XPS वक्र (X-ray photoelectron स्पेक्ट्रोस्कोपी) आरेख 6aमें दिखाया गया है । जैसा कि चित्रा में दिखाया गया है, फिल्म sulfurization प्रक्रिया से पहले मू2 और मू3 से बना था । इन परिणामों का सुझाव है कि मो फिल्म sputtering चैंबर से गर्म भट्ठी को स्थानांतरित प्रक्रिया के दौरान ऑक्सीकरण हो गया था । 2 डी क्रिस्टल hetero संरचना के गठन के लिए अंय का समर्थन सबूत-2 डी क्रिस्टल hetero संरचना के समकक्ष चयनात्मक नक़्क़ाशी से आ सकता है । इस प्रयोजन के लिए, हम प्रदर्शन किया है कि परमाणु नक़्क़ाशी दोनों राज्यमंत्री2 और WS2 के लिए प्राप्त किया जा सकता है कम शक्ति ऑक्सीजन प्लाज्मा उपचार20का उपयोग कर । हम समकक्ष चयनात्मक को प्राप्त कर सकते है ऊर्ध्वाधर hetero-संरचना को दोहराने के द्वारा परमाणु प्रक्रिया नक़्क़ाशी परत दोहरा । के रमन स्पेक्ट्रम नक़्क़ाशी और संयुक्त राष्ट्र धंसा 4 परत WS2/3-layer राज्यमंत्री2 ऊर्ध्वाधर hetero-संरचना चित्रा घमण्डमें दिखाए जाते हैं । परमाणु परत नक़्क़ाशी बार2 (4 बार) की परत संख्या के अनुरूप थे । दोनों राज्यमंत्री की टिप्पणियों2 और संयुक्त राष्ट्र पर2 रमन चोटियों धंसा क्षेत्र है, और राज्यमंत्री2 केवल धंसा क्षेत्र पर संकेत, सुझाव है कि एक ऊर्ध्वाधर hetero संरचना विकास इस पत्र में चर्चा की तकनीक का उपयोग कर स्थापित किया गया था ।

Figure 1
चित्रा 1: राज्यमंत्री2 और WS2के व्यक्तिगत 2d क्रिस्टल । (a, b) रमन स्पेक्ट्रा और (सी, डी) स्टैंडअलोन राज्यमंत्री2 और WS2, क्रमशः17के पार अनुभागीय HRTEM छवियां । नमूने एक sputtering प्रणाली द्वारा तैयार sulfurizing १.० एनएम मो और डब्ल्यू फिल्मों द्वारा प्राप्त कर रहे हैं । के रूप में रमन स्पेक्ट्रा में दिखाया गया है, दो विशेषता रमन चोटियों दोनों राज्यमंत्री के लिए मनाया Equation 3 गया2 और WS2, जो में विमान से मेल खाती है और बाहर के विमान फ़ोनॉन कंपन मोड 2d क्रिस्टल में । Equation 2 राज्यमंत्री की परत संख्या2 और WS2 की वर्तमान पांडुलिपि में चर्चा की विधि का उपयोग कर उगाया पूर्व जमा एमओ और डब्ल्यू फिल्मों के sputtering बार आनुपातिक थे । sputtering बार के निर्धारण के लिए आवश्यक परत संख्या के साथ2 और WS2 के लिए राज्यमंत्री प्राप्त करने के लिए अलग sputtering बार के साथ नमूनों के लिए पार अनुभागीय HRTEM छवियों पर आधारित है । हालांकि, अगर पूर्व जमा मो और डब्ल्यू फिल्मों बहुत मोटी हैं, मो और डब्ल्यू ऑक्साइड अलगाव के बजाय planar राज्यमंत्री2 और WS2 फिल्म विकास के प्रमुख विकास तंत्र बन जाएगा । इसलिए, sputtering टाइम्स के साथ लेयर नंबरों की समानता कुछ-लेयर TMDs तक ही सीमित थी. वर्तमान पांडुलिपि में राज्यमंत्री2 के विकास की स्थिति के साथ, परत संख्या sputtering बार आनुपातिक होगी जब राज्यमंत्री2 फिल्म 10 परतों से कम है । 5-लेयर राज्यमंत्री2के विकास के लिए sputtering समय 30 एस है । यह आंकड़ा वू एट अल से संशोधित किया गया है । 17 कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 2
चित्रा 2: संक्रमण धातु sulfurization के विकास मॉडल. () १.० एनएम मो के पार अनुभागीय HRTEM छवि सल्फर की कमी की स्थिति के तहत सल्फर और () योजनाबद्ध चित्र संक्रमण धातु sulfurization15के लिए मॉडल का वर्णन । फर्नेस में रखे गए सल्फर पाउडर के साथ तैयार किए गए नमूने की विकास शर्तों को सल्फर की कमी की स्थिति के रूप में जाना जाता है । के बाद से वहां हमेशा होता है अवशेषों वृद्धि चक्र दोहरा के बाद विकास चैंबर के बहाव के पास सल्फर संचय, यह उंमीद है कि सल्फर की एक छोटी राशि अभी भी नमूना सतह को फैलाना होगा और राज्यमंत्री2 विकास में परिणाम है । हालांकि, ऐसी सल्फर की कमी की स्थिति के तहत सभी पूर्व में जमा नहीं किए गए एमओ को राज्यमंत्री2में तब्दील किया जाएगा । यह आंकड़ा वू एट अल15से संशोधित किया गया है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 3
चित्रा 3: राज्यमंत्री2/WS2 एकल और डबल hetero-संरचनाओं । रमन स्पेक्ट्रा और क्रॉस-अनुभागीय HRTEM की छवियां WS2/MoS2 (a, b) एकल और (c, d) hetero-संरचनाएं16,17. Equation 3 के रूप में रमन स्पेक्ट्रम में दिखाया गया है, में विमान और Equation 2 दोनों राज्यमंत्री2 और WS2 के विमान फ़ोनॉन कंपन मोड 2d क्रिस्टल hetero-संरचनाओं के लिए मनाया जाता है । पैनलों चेन एट अल और वू एट अल से संशोधित किया गया है । 16 , 17 कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 4
चित्रा 4:2 डी क्रिस्टल के चयनात्मक विकास. चित्र और एक एकल नीलमणि सब्सट्रेट पर आधा कवर संक्रमण धातु के साथ तैयार नमूना के चार क्षेत्रों के रमन स्पेक्ट्रा17. में रमन स्पेक्ट्रा () रिक्त नीलमणि सब्सट्रेट, () स्टैंडअलोन राज्यमंत्री2, () WS2/MoS2 hetero-संरचना और (d) स्टैंडअलोन ws नमूना से पता चला की विशेषता2 क्षेत्रों रमन चोटियों । यह आंकड़ा वू एट अल से संशोधित किया गया है । 17 कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 5
चित्रा 5: MoS2 की युक्ति प्रदर्शन और WS2/MoS2 कार्यक्षेत्र hetero-संरचना ट्रांजिस्टर । () राज्यमंत्री के साथ ट्रांजिस्टरों की निर्माण प्रक्रिया2 और WS2/MoS2 ऊर्ध्वाधर hetero-संरचना के रूप में चैनल और (बी) ID-vजी एस के दो उपकरणों के वीDS पर घटता = 10 वी 17. मो और डब्ल्यू फिल्मों के लिए १.० एनएम की मोटाई क्वार्ट्ज क्रिस्टल प्रतिध्वनित के रीडिंग से प्राप्त किया गया । sputtering बार दोनों सामग्रियों के लिए 30 एस थे । यह आंकड़ा वू एट अल से संशोधित किया गया है । 17 कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 6
चित्रा 6: पूर्व के ऑक्सीकरण-जमा एमओ फिल्मों और WS2/MoS2 ऊर्ध्वाधर hetero-संरचनाओं के समकक्ष चयनात्मक नक़्क़ाशी । () sulfurization प्रक्रिया से पहले पूर्व जमा मो फिल्म के साथ नमूना के XPS वक्र । इस फिल्म sulfurization प्रक्रिया से पहले मू2 और मू3 से बना है । इन परिणामों का सुझाव है कि मो फिल्म sputtering चैंबर से गर्म भट्ठी को स्थानांतरित प्रक्रिया के दौरान ऑक्सीकरण हो गया था । () रमन स्पेक्ट्रा का धंसा हुआ और अन-धंसा हुआ 4-परत WS2/3-layer राज्यमंत्री2 ऊर्ध्वाधर hetero-संरचना । परमाणु परत नक़्क़ाशी के चार बार के बाद, धंसा क्षेत्र पर केवल राज्यमंत्री2 चोटियों मनाया गया; पैनल बी को चेन एट अल से संशोधित किया गया है । 20 कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

ऐसे एसआई और GaAs के रूप में पारंपरिक अर्धचालक सामग्री के साथ तुलना में, डिवाइस अनुप्रयोगों के लिए 2d सामग्री का लाभ बहुत पतली शरीर के साथ डिवाइस निर्माण की संभावना में निहित है कई परमाणु परतों के लिए नीचे । जब एसआई उद्योग < 10 एनएम प्रौद्योगिकी नोड में प्रगति करते हैं, तो एसआई फिन FET का उच्च पहलू अनुपात व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए डिवाइस की वास्तुकला को अनुपयुक्त बना देगा । इस प्रकार, 2d सामग्री इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस अनुप्रयोगों के लिए एसआई की जगह के लिए अपनी क्षमता के कारण उभरा है ।

हालांकि सबसे अधिक अध्ययन 2 डी सामग्री, ग्राफीन, उच्च गतिशीलता मूल्यों का प्रदर्शन करने की उम्मीद है, अपने शून्य bandgap प्रकृति ग्राफीन ट्रांजिस्टर के लिए कोई राज्य के लिए नेतृत्व किया गया है. इस मामले में, दृश्य bandgap मूल्यों के साथ TMDs के रूप में अंय 2d सामग्री ध्यान में आया है । आजकल, सबसे आम दृष्टिकोण बड़े क्षेत्र TMDs प्राप्त करने के लिए सीवीडी तकनीक का उपयोग करने के लिए है । हालांकि इस वृद्धि तकनीक बड़े क्षेत्र और वर्दी TMD फिल्मों प्रदान करता है, उपयुक्त अग्रदूतों और विभिंन TMDs के लिए विभिंन विकास के तापमान के विकल्प जैसे 2 डी सामग्री के रूप में जटिल संरचनाओं के विकास के लिए लाभदायक है hetero-कछ । इस मामले में, संक्रमण धातुओं के sulfurization के रूप में इस पत्र में चर्चा की स्थापना के लिए एक आशाजनक दृष्टिकोण बन गया है TMD hetero-संरचनाओं । ऐसी ही sulfurization परिस्थितियों के तहत विभिन्न TMDs को sulfurize करना संभव है ।

2d सामग्री के विकास के लिए एक महत्वपूर्ण मुद्दा परत संख्या नियंत्रण है । इस पत्र में चर्चा के रूप में sulfurizing संक्रमण धातुओं द्वारा तैयार की गई राज्यमंत्री2 फिल्म की परत संख्या नियंत्रण पूर्व जमा एमओ फिल्म मोटाई को नियंत्रित करने के द्वारा प्राप्त किया गया था । एमओ फिल्म की मोटाई sputtering समय से नियंत्रित किया गया था । 30 एस sputtering समय के मामले में, मो फिल्म मोटाई ~ 1 एनएम होने का अनुमान था । sulfurization प्रक्रिया के बाद, राज्यमंत्री2 की पांच परतें17प्राप्त की जानी चाहिए । 10 एस sputtering समय के मामले में, एक मोनो परत राज्यमंत्री2 16प्राप्त किया जाना चाहिए ।

इस वृद्धि विधि की प्रमुख सीमा एक बार sulfurization के साथ अधिकतम परत संख्या में निहित है । के रूप में पिछले अनुभाग में चर्चा की, पतली मो फिल्म जमाव के बाद, नमूना sputtering चैंबर के बाहर ले जाया गया और हवा के संपर्क में था । एमओ फिल्म बहुत पतली था के बाद से, यह ऑक्सीकरण और जल्दी परिवेश हालत के तहत मो आक्साइड का गठन किया गया था । इसलिए, यदि पूर्व जमा मो फिल्म बहुत मोटी है, planar राज्यमंत्री2 sulfurization प्रक्रिया के दौरान मो ऑक्साइड अलगाव को रोकने के लिए पर्याप्त नहीं होगा, और बहु परत राज्यमंत्री के समूहों के साथ एक नमूना2 कवर मो आक्साइड प्राप्त किया जाएगा । इस पत्र में अपनाए गए विकास की शर्तों के साथ सर्वोच्च राज्यमंत्री2 परत संख्या एक बार विकास चक्र के साथ 10 के आसपास था ।

इस नुकसान को दूर करने के लिए, अगर एक राज्यमंत्री 10 से अधिक एक परत संख्या के साथ2 फिल्म की आवश्यकता है, यह धातु जमाव और sulfurization की एक ही विकास प्रक्रिया को दोहराने के लिए संभव है कि11परतों की आवश्यक संख्या के साथ फिल्म प्राप्त करने के लिए । पूर्व जमा संक्रमण धातुओं के sulfurization अच्छी परत संख्या नियंत्रण के साथ स्केलेबल TMD फिल्म विकास की संभावना प्रदान की गई है । इस दृष्टिकोण का प्रयोग, ऊर्ध्वाधर hetero-संरचनाओं और नीलमणि सब्सट्रेट पर चयनात्मक वृद्धि की स्थापना का भी प्रदर्शन किया गया है । विकास इस पत्र में चर्चा की तकनीक 2d क्रिस्टल के व्यावहारिक अनुप्रयोग की ओर एक महत्वपूर्ण कदम चिह्नित करेगा । 2d क्रिस्टल hetero-संरचनाओं के बढ़ाया डिवाइस प्रदर्शन के साथ, 2d सामग्री एनएम के विकास के लिए एक संभावित उंमीदवार इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों आकार हो सकता है । भविष्य के काम में, 2 डी सामग्री स्टैकिंग विभिंन hetero-संरचनाओं स्थापित करने के लिए व्यक्तिगत सामग्री के साथ विभिंन ऑप्टिकल और बिजली के गुणों को प्राप्त करने के लिए व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए एक महत्वपूर्ण मुद्दा होगा ।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

इस काम के हिस्से में सबसे 105-2221-E-001-011-MY3 और सबसे 105-2622-8-002-001 विज्ञान और प्रौद्योगिकी, ताइवान के मंत्रालय द्वारा वित्त पोषित परियोजनाओं द्वारा समर्थित किया गया था, और भाग में एप्लाइड साइंसेज, शिक्षा Sinica के लिए अनुसंधान केंद्र द्वारा वित्त पोषित परियोजना द्वारा वित्तपोषित, ताइवान.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
RF sputtering system Kao Duen Technology N/A
Furnace for sulfurization Creating Nano Technologies N/A
Polymethyl methacrylate (PMMA) Microchem 8110788 Flammable
KOH, > 85% Sigma-Aldrich 30603
Acetone, 99.5% Echo Chemical CMOS110
Sulfur (S), 99.5% Sigma-Aldrich 13803
Molybdenum (Mo), 99.95% Summit-Tech N/A
Tungsten (W), 99.95% Summit-Tech N/A
C-plane Sapphire substrate Summit-Tech X171999 (0001) ± 0.2 ° one side polished
300 nm SiO2/Si substrate Summit-Tech 2YCDDM P-type Si substrate, resistivity: 1-10 Ω · cm.
Sample holder (sputtering system) Kao Duen Technology N/A Ceramic material
Mechanical pump (sputtering system) Ulvac D-330DK
Diffusion pump (sputtering system) Ulvac ULK-06A
Mass flow controller Brooks 5850E The maximum Argon flow is 400 mL/min
Manual wheel Angle poppet valve King Lai N/A Vacuum range from 2500 ~1 × 10-8 torr
Raman measurement system Horiba Jobin Yvon LabRAM HR800
Transmission electron microscopy Fei Tecnai G2 F20
Petri dish Kwo Yi N/A
Tweezer Venus 2A
Digital dry cabinet Jwo Ruey Technical DRY-60
Dual-channel system sourcemeter Keithley 2636B

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Moldt, T., et al. High-Yield Production and Transfer of Graphene Flakes Obtained by Anodic Bonding. ACS Nano. 5, 7700-7706 (2011).
  2. Choi, W., et al. High-Detectivity Multilayer MoS2 Phototransistors with Spectral Response from Ultraviolet to Infrared. Adv. Mater. 24, 5832-5836 (2012).
  3. Liu, H., Neal, A. T., Ye, P. D. Channel Length Scaling of MoS2 MOSFETs. ACS Nano. 6, 8563-8569 (2012).
  4. Wang, Q. H., Kalantar-Zadeh, K., Kis, A., Coleman, J. N., Strano, M. S. Electronics and optoelectronics of two-dimensional transition metal dichalcogenides. Nat. Nanotechnol. 7, 699-712 (2012).
  5. Radisavljevic, B., Radenovic, A., Brivio, J., Giacometti, V., Kis, A. Single-layer MoS2 transistors. Nat. Nanotechnol. 6, 147-150 (2011).
  6. Lee, Y. H., et al. Synthesis of Large-Area MoS2 Atomic Layers with Chemical Vapor Deposition. Adv. Mater. 24, 2320-2325 (2012).
  7. Yu, Y., Li, C., Liu, Y., Su, L., Zhang, Y., Cao, L. Controlled Scalable Synthesis of Uniform, High-Quality Monolayer and Few-layer MoS2 Films. Sci. Rep. 3, 1866 (2013).
  8. Ling, X., et al. Role of the Seeding Promoter in MoS2 Growth by Chemical Vapor Deposition. Nano Lett. 14, 464-472 (2014).
  9. Lee, Y., et al. Synthesis of wafer-scale uniform molybdenum disulfide films with control over the layer number using a gas phase sulfur precursor. Nanoscale. 6, 2821-2826 (2014).
  10. Lin, M. Y., Su, C. F., Lee, S. C., Lin, S. Y. The Growth Mechanisms of Graphene Directly on Sapphire Substrates using the Chemical Vapor Deposition. J. Appl. Phys. 115, 223510 (2014).
  11. Wu, C. R., Chang, X. R., Chang, S. W., Chang, C. E., Wu, C. H., Lin, S. Y. Multilayer MoS2 prepared by one-time and repeated chemical vapor depositions: anomalous Raman shifts and transistors with high ON/OFF ratio. J. Phys. D Appl. Phys. 48, 435101 (2015).
  12. Li, M. Y., et al. Epitaxial growth of a monolayer WSe2-MoS2 lateral p-n junction with an atomically sharp interface. Science. 349, 524-528 (2015).
  13. Zhan, Y., Liu, Z., Najmaei, S., Ajayan, M. P., Lou, J. Large-area vapor-phase growth and characterization of MoS2 atomic layers on a SiO2 substrate. Small. 8, 966 (2012).
  14. Woods, J. M., et al. One-Step Synthesis of MoS2/WS2 Layered Heterostructures and Catalytic Activity of Defective Transition Metal Dichalcogenide Films. ACS Nano. 10, 2004-2009 (2016).
  15. Wu, C. R., Chang, X. R., Wu, C. H., Lin, S. Y. The Growth Mechanism of Transition Metal Dichalcogenides using Sulfurization of Pre-deposited Transition Metals and the 2D Crystal Hetero-structure Establishment. Sci. Rep. 7, 42146 (2017).
  16. Chen, K. C., Chu, T. W., Wu, C. R., Lee, S. C., Lin, S. Y. Layer Number Controllability of Transition-metal Dichalcogenides and The Establishment of Hetero-structures using Sulfurization of Thin Transition Metal Films. J. of Phys. D: Appl. Phy. 50, 064001 (2017).
  17. Wu, C. R., Chang, X. R., Chu, T. W., Chen, H. A., Wu, C. H., Lin, S. Y. Establishment of 2D Crystal Heterostructures by Sulfurization of Sequential Transition Metal Depositions: Preparation, Characterization, and Selective Growth. Nano Lett. 16, 7093-7097 (2016).
  18. Lin, M. Y., et al. Toward epitaxially grown two-dimensional crystal hetero-structures: Single and double MoS2/graphene hetero-structures by chemical vapor depositions. Appl. Phys. Lett. 105, 073501 (2014).
  19. Lee, C., Yan, H., Brus, L. E., Heinz, T. F., Hone, J., Ryu, S. Anomalous Lattice Vibrations of Single and Few-Layer MoS2. ACS Nano. 4, 2695-2700 (2010).
  20. Chen, K. C., Chu, T. W., Wu, C. R., Lee, S. C., Lin, S. Y. Atomic Layer Etchings of Transition Metal Dichalcogenides with Post Healing Procedures: Equivalent Selective Etching of 2D Crystal Hetero-structures. 2D Mater. 4, 034001 (2017).

Tags

इंजीनियरिंग अंक १२९ कार्यक्षेत्र 2d क्रिस्टल hetero-संरचनाओं संक्रमण धातु dichalcogenides sulfurization रेडियो फ्रीक्वेंसी sputtering फिल्म स्थानांतरण ट्रांजिस्टर
उपकरण निर्माण के लिए संक्रमण धातु फिल्मों के Sulfurization के माध्यम से बड़े क्षेत्र ऊर्ध्वाधर 2d क्रिस्टल Hetero-संरचनाओं की तैयारी
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Wu, C. R., Chu, T. W., Chen, K. C.,More

Wu, C. R., Chu, T. W., Chen, K. C., Lin, S. Y. Preparation of Large-area Vertical 2D Crystal Hetero-structures Through the Sulfurization of Transition Metal Films for Device Fabrication. J. Vis. Exp. (129), e56494, doi:10.3791/56494 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter