Geniş alan dikey 2D Crystal Hetero-yapıları aracılığıyla geçiş metalleri filmleri Sulfurization cihaz imalat için hazırlanması

Bu büyüme tekniğinin genel amacı, her malzeme için benzer büyüme prosedürleri kullanarak, 2B katmanların sayısı üzerinde iyi bir kontrole sahip karmaşık dikey 2B kristal heteroyapılar oluşturmaktır. Bu basit tekniğin temel avantajı, farklı 2D malzemeler için benzer büyüme prosedürleri kullanması ve iyi katman numarası kontrol edilebilirliğine sahip olmasıdır. Bu teknik, tek malzeme yapılarına kıyasla gelişmiş geçiş özelliklerine sahip daha büyük dikey 2B kristal heteroyapılar üretebildiğinden, dikey 2B malzeme heteroyapılarının pratik uygulamalarının araştırılmasına yardımcı olabilir.

Prosedüre başlamak için, cilalı tarafı molibden hedefine bakacak şekilde, bir RF püskürtme sisteminin numune aşamasına iki santimetre x iki santimetre safir alt tabaka temiz bir C-düzlemi monte edin. Numune odasını üç kez 10 üzeri negatif altı toreye kadar pompalayın. Argon gazını sisteme dakikada 40 mililitre enjekte edin ve hazne basıncının beş çarpı 10 üzeri negatif iki tore kadar sabit olduğundan emin olun.

Plazmayı ateşleyin ve güç çıkışını 40 watt'a ayarlayın. Hazne basıncını beş çarpı 10 üzeri negatif üç toreye düşürün. Ardından, molibden hedef kapağını manuel olarak açın ve metali 30 saniye boyunca biriktirin.

Biriktirme boyunca güç çıkışının sabit kaldığından emin olun. Püskürtme bittiğinde, alt tabakayı metal film yukarı bakacak şekilde bir litre s'ye yerleştirin.amp tutucu. Alt tabakayı, kalibre edilmiş bir tüp fırının ısıtma bölgesinin ortasına yerleştirin.

Bir alümina ısıtma teknesine 1.5 gram kükürt tozu yerleştirin. Tekneyi, alt tabaka 800 santigrat dereceye ulaştığında kükürt sıcaklığı 120 santigrat derece olacak şekilde ısıtma bölgesinin iki santimetre yukarısına yerleştirin. Fırını kapatın ve beş çarpı 10'a eksi üç tora kadar pompalayın.

Ardından, argon gazını fırından dakikada 130 mililitre hızla akıtın. Fırın basıncının 0,7 tore'de sabitlendiğinden emin olun. Fırını oda sıcaklığından dakikada 20 santigrat derece ile 800 santigrat dereceye yükseltin.

Kükürt tamamen buharlaşana kadar fırını 800 santigrat derecede tutun. Ardından, fırın ısısını kapatın ve alt tabakanın bir argon akışı altında oda sıcaklığına soğumasını bekleyin. Ardından, alt tabakayı, molibden disülfür filmi tungsten hedefine bakacak şekilde RF püskürtme sistemine monte edin.

Molibden ile aynı ayarları kullanarak alt tabakaya 30 saniye boyunca tungsten püskürtün. Tungsten kaplı alt tabakayı fırın ısıtma bölgesinin ortasına ve bir gram kükürt tozunu ısıtma bölgesinin iki santimetre yukarısına yerleştirin. Molibden film ile aynı parametreleri kullanarak tungsten filmi kükürtleyin.

İnce film transferine başlamak için, hazırlanmış bir geçiş metali dikalkojenit film üzerine her biri dakikada 500 ve 800 dönüşte 10 saniye boyunca üç damla polimetil metakrilat sıkın. PMMA'yı beş dakika boyunca 120 santigrat derecede kürleyin. Ardından, PMMA kaplı alt tabakayı deiyonize su ile doldurulmuş bir Petri kabına yerleştirin.

PMMA'nın bir köşesini alt tabakadan ekli TMD filmi ile dikkatlice soymak için yuvarlak, düz uçlu cımbız kullanın. Substratı, 100 santigrat dereceye kadar ısıtılmış bir molar sulu potasyum hidroksit çözeltisine aktarın. Cımbız kullanarak tüm PMMA TMD filmini alt tabakadan yavaş ve dikkatli bir şekilde soyun.

PMMA TMD filmini, cilalı tarafı filme bakacak şekilde başka bir temiz safir alt tabaka ile potasyum hidroksit çözeltisinden alın. Filmi bir deiyonize su kabına aktarın. Artık potasyum hidroksitin tamamen çıkarıldığından emin olmak için filmi aynı şekilde üç kez daha taze deiyonize suya aktarın.

Daha sonra, titanyum veya altın elektrotlarla desenlenmiş silikon substrat üzerinde 300 nanometre kalınlığında bir P tipi silikon dioksit elde edin. Desenli alt tabakayı deiyonize suyun son kabına daldırın ve TMD filmi alt tabakaya dikkatlice yapıştırın. Suyu buharlaştırmak için alt tabakayı ekli filmle 100 santigrat derecede üç dakika pişirin.

Filmin alt tabakaya sıkıca yapıştığından emin olmak için alt tabaka yüzeyini PMMA ile kaplayın. Alt tabakayı elektronik bir kurutma kabininde sekiz saat kurutun. Ardından, PMMA katmanını çıkarın ve bir TMD heteroyapı transistörü üretmek için fotolitografi ve reaktif iyon aşındırma kullanın.

Molibden sülfürizasyon mekanizması HRTEM ile incelenmiştir. Kükürt bakımından zengin koşullar altında, kükürt hızla molibden oksitlerin oksijeninin yerini aldı ve sonunda kontrol edilebilir sayıda katmana sahip tek tip bir film oluşturdu. Molibden oksit ayrışması ve birleşmesi, kükürt eksikliği olan koşullarda baskın erken büyüme mekanizmasıydı.

Bireysel molibden disülfür ve tungsten disülfür filmlerinin Raman spektroskopisinin her biri iki karakteristik tepe noktası gösterdi. HRTEM, beş molibden disülfür tabakası ve dört tungsten disülfür tabakası gösterdi. Sıralı metal birikimi, bir tungsten disülfür, molibden, disülfür, dikey heteroyapı ile sonuçlandı.

Her iki karakteristik tepe seti de Ramen spektrumunda belirgindi. Dikey bir TMD heteroyapısının oluşumu, sadece molibden disülfür kalana kadar tek tek tungsten disülfür katmanlarının tekrarlanan atomik aşındırması ile desteklendi. Bir tungsten disülfür molibden disülfür tek heteroyapısı ile imal edilen bir transistör, sadece molibden disülfür ile imal edilen bir transistöre kıyasla önemli ölçüde daha büyük bir drenaj akımı gösterdi.

Tek heteroyapılı transistör, tungsten disülfürden molibden disülfüre ve termal denge altında daha yüksek elektron konsantrasyonlarına sahip kanallardan elektron enjeksiyonunun sonucu olabilecek daha yüksek bir alan etkisi hareketlilik değerine sahipti. Bu videoyu izledikten sonra, farklı cihaz uygulamaları için dikey 2D malzeme heteroyapılarını kolayca oluşturmak için gösterilen bir ekipmanın ve prosedürlerin nasıl kullanılacağını iyi anlamış olmalısınız. Bu protokolü kullanırken, yüksek kaliteli 2D malzemeler ve heteroyapılar elde etmek için yalnızca ekipmanınızın püskürtme güçlerini, konum sürelerini ve ayırma sıcaklıklarını optimize etmeniz gerekir.