Através do sulfurization de metais de transição previamente depositados, hetero-estruturas de grande área e vertical cristal 2D podem ser fabricados. O filme de transferência e os procedimentos de fabricação do dispositivo também são demonstrados neste relatório.
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Artigo de método
Preparação da grande-área Vertical 2D cristal Hetero-estruturas através da Sulfurization dos filmes de Metal de transição para a fabricação de dispositivo
Neste artigo
Resumo
Resumo
Nós têm demonstrado que através da sulfurization dos filmes de metal de transição, tais como molibdênio (Mo) e o tungstênio (W), grande área e uniforme de metal de transição dichalcogenides (TMDs) MoS2 e WS2 pode ser preparada em substratos de safira. Controlando as espessuras de película do metal, controlabilidade número boa camada, até uma única camada de TMDs, pode ser obtida usando esta técnica de crescimento. Com base nos resultados obtidos a partir do filme de Mo sulfurizado sob a condição de deficiente de enxofre, existem dois mecanismos de crescimento de2 MoS (a) planar e (b) segregação de óxido Mo observada durante o procedimento de sulfurization. Quando o enxofre do fundo é suficiente, o crescimento de DTM planar é o mecanismo de crescimento dominante, que resultará em um filme de2 MoS uniforme após o procedimento de sulfurization. Se o enxofre do fundo é deficiente, segregação de óxido de Mo será o mecanismo de crescimento dominante na fase inicial do processo de sulfurization. Neste caso, a amostra com clusters de óxido Mo coberto com camada alguns MoS2 será obtida. Após a deposição de Mo sequencial/sulfurization e procedimentos de deposição/sulfurization W, vertical WS2/MoS2 hetero-estruturas são estabelecidos usando esta técnica de crescimento. Picos Raman correspondente ao WS2 e MoS2, respectivamente e o número da camada idêntica da hetero-estrutura com o somatório dos materiais individuais 2D confirmaram a criação bem sucedida do cristal 2D vertical hetero-estrutura. Após a transferência o WS2película de2 /MoS sobre um substrato de /Si SiO2com eletrodos de fonte/dreno previamente padronizada, um transistor da porta inferior é fabricado. Comparado com o transistor com apenas2 canais de MoS, as correntes de descarga maiores do dispositivo com o WS2/MoS2 hetero-estrutura que comparecemos com a introdução da hetero-estruturas de cristal 2D, dispositivo superior desempenho pode ser obtido. Os resultados revelaram o potencial desta técnica de crescimento para a aplicação prática dos cristais 2D.
Introdução
Uma das abordagens mais comuns para obter filmes 2D cristal está usando esfoliação mecânica de granel materiais1,2,3,4,5. Embora filmes cristal 2D com alta qualidade cristalina podem ser facilmente obtidos usando esse método, escalável cristal 2D filmes não são disponíveis através desta abordagem, o que é desvantajosa para aplicações práticas. Foi demonstrado em publicações anteriores que usando a deposição de vapor químico (CVD), filmes de grande área e uniforme cristal 2D podem ser preparado
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Protocolo
1. crescimento Individual material 2D (MoS2 e WS2)
-
Deposição de metal de transição, usando um sistema que sputtering de RF
- Um substrato de2 safira limpo 2 x 2 cm é colocado no porta-amostra com o lado polido em direção os alvos do sistema de pulverização catódica para a deposição de metais de transição. Substratos de safira são escolhidos devido à estabilidade química do safira em altas temperaturas e superfícies atômica bemol.
- Bomba de pulverização catódica câmara de 3 x 10-6 torr sequencialmente utilizando uma bomba mecânica, seguida por uma bomba de difusão.
- Inje....
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Resultados
O espectro Raman e imagens HRTEM transversais do individual MoS2 e WS2 fabricado usando o sulfurization de pre-depositados metais de transição são mostradas na Figura 1a-b17, respectivamente. Observam-se dois picos característicos de Raman para MoS2 e WS2, que correspondem a no plano 
e fora-de-avião um1G
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Discussão
Em comparação com materiais semicondutores convencionais como Si e GaAs, a vantagem dos materiais 2D para aplicativos de dispositivo reside na possibilidade de fabricação de dispositivo com corpos muito finas até várias camadas atômicas. Quando a indústria de Si avança para o < 10 nó de tecnologia nm, a alta proporção de fin de Si FET fará com que a arquitetura do dispositivo inadequado para aplicações práticas. Assim, materiais 2D surgiram devido a seu potencial para substituir a Si para aplicativos de dispositivo eletr.......
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Divulgações
Os autores não têm nada para divulgar.
Agradecimentos
Este trabalho foi financiado em parte por projetos mais 105-2221-E-001-011-MY3 e mais 105-2622-8-002-001 financiado pelo Ministério de ciência e tecnologia, Formosa e em parte pelo projecto focado, financiado pelo centro de pesquisa de ciências aplicadas, Academia Sinica, Taiwan.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Sistema de pulverização catódica | de RF Kao Duen Technology | N / A | |
| Forno para sulfurização | Criação de nano tecnologias | N / A | |
| Polimetilmetacrilato (PMMA) | Microchem | 8110788 | KOH inflamável |
| , > 85% | Sigma-Aldrich | 30603 | |
| Acetona, 99,5% | Echo Chemical | CMOS110 | |
| Enxofre (S), 99,5% | Sigma-Aldrich | 13803 | |
| Molibdênio (Mo), 99,95% | Summit-Tech | N / A | |
| Tungstênio (W), 99,95% | Summit-Tech | N / A | |
| C-plane Substrato de safira | Summit-Tech | X171999 | (0001) ± 0,2 & um lado polido |
| 300 nm SiO2< / sub> / Si substrato | Summit-Tech | 2YCDDM | Substrato de Si tipo P, resistividade: 1-10 Ω · cm. |
| Suporte de amostra (sistema de pulverização catódica) | Kao Duen Tecnologia | N/A | Material cerâmico |
| Bomba mecânica (sistema de pulverização catódica) | Ulvac | D-330DK | |
| Bomba de difusão (sistema de pulverização catódica) | Ulvac | ULK-06A | |
| Controlador de fluxo de massa | Brooks | 5850E | O fluxo máximo de argônio é de 400 mL/min |
| Roda manual Válvula de gatilho angular | King Lai | N / A | Faixa de vácuo de 2500 ~ 1 &vezes; 10< sup>-8< / sup> torr |
| Sistema de medição Raman | Horiba | Jobin Yvon LabRAM HR800 | |
| Microscopia eletrônica de transmissão | Fei | Tecnai G2 F20 | |
| Placa de Petri | Kwo Yi | N / A | |
| Pinça | Venus | 2A | |
| Armário seco digital | Jwo Ruey Technical | DRY-60 | |
| Medidor de fonte de sistema de canal duplo | Keithley | 2636B |
Referências
- Moldt, T., et al. High-Yield Production and Transfer of Graphene Flakes Obtained by Anodic Bonding. ACS Nano. 5, 7700-7706 (2011).
- Choi, W., et al. High-Detectivity Multilayer MoS2 Phototransistors with Spectral Response from Ultraviolet to Infrared. Adv. Mater. 24, 5832-5836 (2012).
- Liu, H., Neal, A. T., Ye....
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