Name: Geniş alan dikey 2D Crystal Hetero-yapıları aracılığıyla geçiş metalleri filmleri Sulfurization cihaz imalat için hazırlanması (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-11-28T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 50 s
Description: Öğrenin, geçiş metal filmlerinin sülfürizasyonuyla büyük alanlı MoS₂ ve WS₂ filmleri ve dikey hetero-yapılar üretme yöntemini. Bu teknik, katman sayısı kontrolü ve gelişmiş transistör performansı sağlar.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Bu eser kısmen projeleri en 105-2221-E-001-011-MY3 ve en 105-2622-8-002-Bakanlığı bilim ve teknoloji, Tayvan ve finanse 001 kısmen ile Uygulamalı Bilimler, Academia Sinica için araştırma merkezi tarafından finanse edilen odaklı projesi tarafından desteklenen, Tayvan.

1. büyüme bireysel 2D malzeme (PT2 ve WS2)
<ol><li>
Bir RF sistem SAÇTIRMA kullanarak geçiş metal biriktirme
	<ol>
<li>Temiz 2 x 2 cm2 safir substrat parlak tarafa doğru geçiş metal birikimi için sputtering sisteminin hedefleri ile örnek sahibi yerleştirilir. Safir yüzeylerde yüksek sıcaklık ve atomik düz yüzeyler, sapphire'nın Kimyasal kararlılığı nedeniyle tercih edilmektedir.</li>
		<li>Pompa aşağı sırayla bir Difüzyon pompa tarafından takip bir mekanik pompa kullanarak 3 x 10-6 torr sputtering odasına.</li>
		<li>Ar gaz sputtering sisteme enjekte edip 40 mL/dak bir kütle akış denetleyicisi (MFC) kullanarak gaz akışını tutmak.</li>
		<li>Bir el ile basınç kontrol valfi kullanarak 5 x 10-2 torr odası bastır ve Ar plazma tutuşturmak. Çıkış gücü 40 W. tutun</li>
		<li>El ile tekerleği açısı bebek valf kullanarak 5 x 10-3 torr odası basınç azaltın.</li>
		<li>El ile safir substrat ve 2-inç metal hedef arasındaki çekim açın ve metal birikimi başlayın. Mo ve W. için sputtering güç biriktirme işlemi sırasında 40 W tutmak Arka plan baskı, 5 × 10-3 torr 40 mL/dk Ar gaz akışı ile tutulur.</li>
		<li>Geçiş metalleri filmleri ile farklı kalınlıklarda yatırmak sputtering zaman kontrol. İnce metal kalınlığı nedeniyle kez SAÇTIRMA kuvars kristal rezonatör üzerinden okuma göre film kalınlığı üzerinde daha iyi denetim sağlar. Not: PT2 ve geçerli el yazması açıklanan yöntemle yetiştirilen WS2 katman numaraları için önceden yatırılan Mo ve W filmlerin kez sputtering orantılıdır. Ecek2 ve WS2 gerekli katman sayılarla elde etmek için kez SAÇTIRMA belirlenmesi farklı sputtering kez örnekleriyle kesitsel yüksek çözünürlüklü iletim elektron mikroskobu (HRTEM) görüntülerde temel alır. Bununla birlikte, eğer önceden yatırılan Mo ve W filmleri çok kalın, Mo ve W oksit segregasyon düzlemsel PT2 ve WS2 film büyüme yerine baskın büyüme mekanizması olur. Bu nedenle, ölçülülük sputtering kez ile katman sayıların kaç katmanlı TMDs için sınırlıdır. Ecek2 geçerli el yazması'büyüme koşulu ile katman numaraları 10'dan az katmanları PT2 filmi ne zaman sputtering kez orantılı olacaktır. Sputtering zamanı 30 s 5-katman PT2büyüme için.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Geçiş metalleri film sulfurization
	<ol>
<li>Safir yüzeylerde önceden yatırılan Geçiş metalleri filmleri ile sulfurization için bir sıcak fırın ortasına yerleştirin.</li>
		<li>Kükürt (S) toz akıntıya karşı gaz akışı, 2 cm uzakta Isıtma alanı fırın yerleştirin. 800 ° C'ye yüzey sıcaklık arttıkça bu konumda S toz buharlaşma sıcaklığı 120 ° C olacaktır Tam sulfurization için farklı Geçiş metalleri S toz ağırlık kontrolü. Çalışma, S toz ağırlığı 1.5 g Mo için ve W. için 1.0 g olduğunu. Not: Kükürt tozu tutarları PT2 ve WS2 filmleri farklı miktarda kükürt tozu kullanılarak hazırlanan her malzeme için elde edilen sonuçlara dayanarak hazırlanması için belirleriz.</li>
		<li>Fırın 0.7 torr bastır. Sulfurization işlem sırasında 130 mL/dk Ar gaz taşıyıcı gaz kullanıldı.</li>
		<li>Rampa Oda sıcaklık fırın 40 dakika içinde 800 ° c sıcaklık 20 ° C/dak bir sıcaklık bayiliği oranı ile 800 ° C kükürt tozu tamamen buharlaşıp kadar sıcaklığı tutmak. Bundan sonra ısıtıcı güç fırın sıcaklığı düşürmek için kapanır. Yaklaşık 30-40 dakika oda sıcaklığında 800 ° c dan ulaşmak fırın için alır</li>
	</ol>
</li>
	<li>Raman spektrumu ölçümleri bir 488 nm lazer15,16,17kullanarak gerçekleştirin. 2D kristalleri15,16,17katman numaralarını doğrulamak için kesit HRTEM görüntü elde.</li>
</ol>2. büyüme WS2/MoS2 dikey tek Hetero-yapısı
Not: Bu bölüm safir bir tabaka ile PT2 5 kat ve WS24 kat oluşan tek bir heteroseksüel yapısı oluşturmak için kullanılır.
<ol><li>Adım 1.1 olarak aynı yordamı izleyin. Mo filmin 30 sistemiyle SAÇTIRMA RF kullanarak safir substrat mevduat zaman SAÇTIRMA s.</li>
	<li>1.2 pt2büyüme için adım gibi aynı sulfurization yordamlar aşağıdaki Mo film sulfurize. Ecek2 beş kat sulfurization işlemden sonra elde edilir.</li>
	<li>Adım 1.1 olarak aynı yordamları izleyin. W film PT2tarihinde mevduat/safir substrat kullanarak bir 30 sistemiyle SAÇTIRMA RF zaman SAÇTIRMA s.</li>
	<li>W film adım 1.2 WS2büyüme için aynı sulfurization prosedürü takip sulfurize. WS2 dört kat üstüne PT2 sulfurization işlemden sonra elde edilir. Not: Metal birikimi ve sulfurization yordam tek tek malzeme ile aynıdır. Mo ve W filmlerin sputtering kez MoS2 ve WS2 katman gerekli katman numaraları bağlı olarak belirlenir. Çift - veya multi-hetero-yapılar büyüme yordamın aynısını tekrar ederek kurulabilir. TMDs dikey heteroseksüel yapılarda sırasını da örnek yapısına bağlı olarak değiştirilebilir.</li>
</ol>3. Film aktarma ve cihaz imalat yöntemleri
<ol><li>
Yordam 2D kristal filmlerin aktarma film
	<ol>
<li>Spin kat poly(methyl methacrylate) (PMMA) oda sıcaklığında bütün film kapsayacak şekilde TMD filmde üç damla. Döner düðmeyi iki aşamalı dönme hızının 10 s 500 devir/dakika ve 10 için 800 devir/dakika olması s. 120 ° c 5 min için kür sonra PMMA kalınlığı yaklaşık 3 µm olduğunu.</li>
		<li>PMMA/TMD/Sapphire örnek deiyonize (DI) su ile dolu bir Petri kabına yerleştirin.</li>
		<li>DI suda cımbız kullanarak safir substrat PMMA/TMD filmden bir köşesinde akasındaki.</li>
		<li>250 mL 1 M KOH sulu çözeltisi (250 mL su ile karışık 14 g KOH pelet) bir ölçek ile 100 ° c ısı Örnek ısıtmalı KOH sulu çözüm taşımak ve PMMA/TMD film film tamamen--dan belgili tanımlık substrate soyulmuş kadar peeling devam edin. Peeling tamamlamak için yaklaşık 1 dakika gerektirir.</li>
		<li>Ayrı bir safir substrat KOH çözüm PMMA/TMD filmden kaldırsanız kullanın. Film DI kalıntı KOH film kapalı yıkamak için su ile dolu bir 250 mL kabı için hareket ettirin. Bu aşamada, PMMA/TMD film ve film kaldırsanız safir substrat arasındaki yapışma zayıftır. Bu nedenle, filmin safir substrat DI suya daldırma sonra de-eklemek olacaktır.</li>
		<li>3.1.4 - 3.1.5 üç kez yineleyin emin olmak için yeni DI su kullanarak çoğu KOH kalıntı kaldırılır filmden. Not: Her TMD katman arasındaki yapışma TMDs safir substrat ile birlikte daha çok güçlüdür. Bu nedenle, aynı aktarma yordamı bireysel PT2/WS2 malzeme veya heteroseksüel yapılarını uygulanabilir. 2D kristal filmleri tamamen belgili tanımlık substrate hangi PT2/graphene heteroseksüel-bir önceki yayın18' tartışıldı yapısının peeling benzer soyulmuş. Film aktarma amacı bağlı olarak, bu adımda belirtilen alt katman ya da safir bir substrat veya SiO2/sı substrat önceden yatırılan elektrotlar ile 3.2. adımda açıklandığı gibi olabilir. Diğer yüzeylerde de bu amaçla kullanılabilir.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
2D kristal transistörler imalatı.
	<ol>
<li>Standart fotolitografi elektrot desenleri SiO2/sı yüzeylerde15,16,17tarihinde tanımlamak için kullanın. Kaynak ve drenaj elektrotlar 10 nm titanyum (Ti) veya 100 nm altın (Au) yapılmış bir 300 nm SiO2/p-type Si substrat cihazlarında.</li>
		<li>SiO2/sı substrat ile kaynak/drenaj elektrotlar DI su kabı içine önceden desenli ve adım 3.1 hazırlanırken PMMA/TMD film TMD tarafına ekleyin bırakın.</li>
		<li>Sonra film SiO2/sı substrat su artıklarını çıkarın için bağlı olduğu örnek 3 dk, 100 ° C'de pişirin.</li>
		<li>PMMA ile tüm yüzeyi kapak ve daha sıkıca bağlı belgili tanımlık substrate film yapmak için PMMA/TMD filmi örnek üzerinde üç damla damla.</li>
		<li>Örnek bir elektronik kuru kabine en az 8 h için sonraki adıma geçmeden önce yerleştirin.</li>
		<li>İki farklı 250 mL kadehler aseton ile doldurun. PMMA/TMD film ile sırayla aseton 50 ve 10 dk, sırasıyla, üst PMMA tabaka kaldırmak için dolu iki farklı kadehler eklenmiş örnek bırakın.</li>
		<li>Standart fotoğraf-litografi ve reaktif iyon gravür15,16,17kullanarak transistör kanal tanımlayın. Arka kapı PT2 ve WS2/MoS2 hetero-yapısı transistörler fabrikasyon15,16,17vardır. Kanal uzunluğu ve genişliği cihazların 5 ve 150 mikron, sırasıyla vardır.</li>
		<li>Bir çift kanallı sistem sourcemeter enstrüman transistörler15,16,17akım-gerilim özelliklerini ölçmek için kullanın.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Moldt, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-Yield+Production+and+Transfer+of+Graphene+Flakes+Obtained+by+Anodic+Bonding%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">High-Yield Production and Transfer of Graphene Flakes Obtained by Anodic Bonding.</a> ACS Nano. 5, 7700-7706 (2011).</li>
<li>Choi, W., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201201909/abstract">High-Detectivity Multilayer MoS2 Phototransistors with Spectral Response from Ultraviolet to Infrared.</a> Adv. Mater. 24, 5832-5836 (2012).</li>
<li>Liu, H., Neal, A. T., Ye, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Channel+Length+Scaling+of+MoS2+MOSFETs%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Channel Length Scaling of MoS2 MOSFETs.</a> ACS Nano. 6, 8563-8569 (2012).</li>
<li>Wang, Q. H., Kalantar-Zadeh, K., Kis, A., Coleman, J. N., Strano, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electronics+and+optoelectronics+of+two-dimensional+transition+metal+dichalcogenides%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Nanotechnol%22%5BJournal%5D)">Electronics and optoelectronics of two-dimensional transition metal dichalcogenides.</a> Nat. Nanotechnol. 7, 699-712 (2012).</li>
<li>Radisavljevic, B., Radenovic, A., Brivio, J., Giacometti, V., Kis, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single-layer+MoS2+transistors%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Nanotechnol%22%5BJournal%5D)">Single-layer MoS2 transistors.</a> Nat. Nanotechnol. 6, 147-150 (2011).</li>
<li>Lee, Y. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+Large-Area+MoS2+Atomic+Layers+with+Chemical+Vapor+Deposition%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Synthesis of Large-Area MoS2 Atomic Layers with Chemical Vapor Deposition.</a> Adv. Mater. 24, 2320-2325 (2012).</li>
<li>Yu, Y., Li, C., Liu, Y., Su, L., Zhang, Y., Cao, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+Scalable+Synthesis+of+Uniform%2C+High-Quality+Monolayer+and+Few-layer+MoS2+Films%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Rep%22%5BJournal%5D)">Controlled Scalable Synthesis of Uniform, High-Quality Monolayer and Few-layer MoS2 Films.</a> Sci. Rep. 3, 1866(2013).</li>
<li>Ling, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+the+Seeding+Promoter+in+MoS2+Growth+by+Chemical+Vapor+Deposition%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Role of the Seeding Promoter in MoS2 Growth by Chemical Vapor Deposition.</a> Nano Lett. 14, 464-472 (2014).</li>
<li>Lee, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+wafer-scale+uniform+molybdenum+disulfide+films+with+control+over+the+layer+number+using+a+gas+phase+sulfur+precursor%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Synthesis of wafer-scale uniform molybdenum disulfide films with control over the layer number using a gas phase sulfur precursor.</a> Nanoscale. 6, 2821-2826 (2014).</li>
<li>Lin, M. Y., Su, C. F., Lee, S. C., Lin, S. Y. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.4883359">The Growth Mechanisms of Graphene Directly on Sapphire Substrates using the Chemical Vapor Deposition.</a> J. Appl. Phys. 115, 223510(2014).</li>
<li>Wu, C. R., Chang, X. R., Chang, S. W., Chang, C. E., Wu, C. H., Lin, S. Y. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0022-3727/48/43/435101/meta">Multilayer MoS2 prepared by one-time and repeated chemical vapor depositions: anomalous Raman shifts and transistors with high ON/OFF ratio.</a> J. Phys. D Appl. Phys. 48, 435101(2015).</li>
<li>Li, M. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Epitaxial+growth+of+a+monolayer+WSe2-MoS2+lateral+p-n+junction+with+an+atomically+sharp+interface%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Epitaxial growth of a monolayer WSe2-MoS2 lateral p-n junction with an atomically sharp interface.</a> Science. 349, 524-528 (2015).</li>
<li>Zhan, Y., Liu, Z., Najmaei, S., Ajayan, M. P., Lou, J. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.201102654/abstract">Large-area vapor-phase growth and characterization of MoS2 atomic layers on a SiO2 substrate.</a> Small. 8, 966(2012).</li>
<li>Woods, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.5b06126">One-Step Synthesis of MoS2/WS2 Layered Heterostructures and Catalytic Activity of Defective Transition Metal Dichalcogenide Films.</a> ACS Nano. 10, 2004-2009 (2016).</li>
<li>Wu, C. R., Chang, X. R., Wu, C. H., Lin, S. Y. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28176836">The Growth Mechanism of Transition Metal Dichalcogenides using Sulfurization of Pre-deposited Transition Metals and the 2D Crystal Hetero-structure Establishment.</a> Sci. Rep. 7, 42146(2017).</li>
<li>Chen, K. C., Chu, T. W., Wu, C. R., Lee, S. C., Lin, S. Y. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6463/aa52b6/pdf">Layer Number Controllability of Transition-metal Dichalcogenides and The Establishment of Hetero-structures using Sulfurization of Thin Transition Metal Films.</a> J. of Phys. D: Appl. Phy. 50, 064001(2017).</li>
<li>Wu, C. R., Chang, X. R., Chu, T. W., Chen, H. A., Wu, C. H., Lin, S. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Establishment+of+2D+Crystal+Heterostructures+by+Sulfurization+of+Sequential+Transition+Metal+Depositions%3A+Preparation%2C+Characterization%2C+and+Selective+Growth%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Establishment of 2D Crystal Heterostructures by Sulfurization of Sequential Transition Metal Depositions: Preparation, Characterization, and Selective Growth.</a> Nano Lett. 16, 7093-7097 (2016).</li>
<li>Lin, M. Y., et al. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.4893448">Toward epitaxially grown two-dimensional crystal hetero-structures: Single and double MoS2/graphene hetero-structures by chemical vapor depositions.</a> Appl. Phys. Lett. 105, 073501(2014).</li>
<li>Lee, C., Yan, H., Brus, L. E., Heinz, T. F., Hone, J., Ryu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anomalous+Lattice+Vibrations+of+Single+and+Few-Layer+MoS2%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Anomalous Lattice Vibrations of Single and Few-Layer MoS2.</a> ACS Nano. 4, 2695-2700 (2010).</li>
<li>Chen, K. C., Chu, T. W., Wu, C. R., Lee, S. C., Lin, S. Y. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/2053-1583/aa75a7">Atomic Layer Etchings of Transition Metal Dichalcogenides with Post Healing Procedures: Equivalent Selective Etching of 2D Crystal Hetero-structures.</a> 2D Mater. 4, 034001(2017).</li>
</ol>

Yazarlar ifşa gerek yok.

Si ve GaAs gibi geleneksel yarı iletken malzemeler ile karşılaştırıldığında, uygulamalar cihaz için 2B malzeme avantajı çok atom katman aşağı çok ince organları ile cihaz imalat olasılığı yatıyor. Ne zaman Si sanayi gelişmeler içine < 10 nm teknolojisi düğüm, yüksek en/boy oranı Si fin FET yapacak aygıt mimarlık pratik uygulamalar için uygun olmayan. Böylece, 2D malzemeleri Si elektronik cihaz uygulamaları için değiştirmek için onların potansiyel nedeniyle ortaya çıkmıştır.
En çok çalışılan 2D...

2D kristal filmleri elde etmek için en sık kullanılan yaklaşımlardan birini toplu malzemeler1,2,3,4,5mekanik pul pul dökülme kullanıyor. Her ne kadar kaliteli kristal ile 2D kristal filmleri kolayca bu yöntemi kullanarak elde edilebilir, ölçeklenebilir 2D kristal filmler için pratik uygulamalar dezavantajlı Bu yaklaşımla kullanılabilir değil. Kimyasal Buhar biriktirme (CVD) kullanarak, geniş alanlara ve tek tip 2B kristal filmleri hazırlanan6,7,8,9olabilir önceki yayınlarda kanıtlanmıştır. Grafin safir yüzeylerde ve aynı büyüme döngüsü yineleyerek hazırlanan katman-sayı-kontrol edilebilir PT2 filmleri doğrudan büyüme vardır ayrıca gösterdiği CVD büyüme tekniği10,11kullanarak. Bir son yayında2/MoS2 hetero-yapı pul da uçak-WSe CVD büyüme tekniği12kullanılarak imal edilmiştir. CVD büyüme tekniği ölçeklenebilir 2D kristal filmleri sağlama konusunda umut verici olsa da, bu büyüme teknik büyük dezavantajı farklı öncüleri için farklı 2D kristalleri bulunduğu olması. Büyüme koşulları da farklı 2D kristalleri arasında değişir. Bu durumda, zaman talep için 2D kristal hetero-yapıları büyür büyüme yordamlar daha karmaşık olacaktır.
CVD büyüme tekniği ile karşılaştırıldığında, önceden yatırılan Geçiş metalleri filmlerin sulfurization benzer ancak daha basit büyüme yaklaşım TMDs13,14için sağlamıştır. Büyüme yordamı yalnızca metal birikimi ve sulfurization yordamını gerektirdiğinden, farklı TMDs olan aynı büyüme yordamları büyümeye mümkündür. Öte yandan, 2D kristalleri katman numara kontrol edilebilirlik da önceden yatırılan Geçiş metalleri kalınlıkları değiştirerek elde edilebilir. Bu durumda, tek bir katmanına büyüme en iyi duruma getirme ve katman numara kontrolü farklı TMDs. için gerekli büyüme mekanizmaları anlama da karmaşık TMD hetero-yapıları bu yöntemi kullanarak kurulması için çok önemli.
Bu kağıt, PT2 ve WS2 filmleri benzer büyüme yordamlar tarafından sulfurization prosedürü takip metal yükünün altında hazırlanır. Kükürt yeterli ve eksik koşullar altında Mo filmlerin sulfurization elde edilen sonuçlardan iki büyüme mekanizmaları sırasında sulfurization yordam15gözlenir. Kükürt yeterli koşul altında bir üniforma ve katman-sayı-kontrol edilebilir PT2 film sulfurization işlemden sonra elde edilebilir. Örnek kükürt eksik koşul altında sulfurized, arka plan kükürt Mo oksit segregasyon ve birleştirme erken büyüme aşamada baskın mekanizması olacak öyle ki tam bir ecek2 film oluşturmak yeterli değildir. Ecek2 kaç katmanları birleştirerek kaplı Mo oksit kümelere sahip bir örnek sulfurization yordam15sonra elde edilir. Sıralı metal birikimi ve aşağıdaki sulfurization yordamları, WS2/MoS2 dikey hetero-yapıları ile tek bir katmanına katman numara kontrol edilebilirlik15,16hazırlanabilir. Bu tekniği kullanarak, bir örnek üzerinde tek bir safir substrat dört bölgeler ile elde edilir: (I) safir substrat, (II) tek başına PT2, (III) WS2/MoS2 hetero-yapısı ve (IV) tek başına WS217 boş . Büyüme tekniği dikey 2D kristal hetero-yapısı kurulması için avantajlıdır ve seçici büyüme kapasitesine sahip sonuçlar gösterilmektedir. 2D kristal hetero-yapıları gelişmiş aygıt performansları pratik uygulamalar 2D kristalleri için atılan ilk adım işaretler.

<table><tbody><tr><td>RF püskürtme sistemi</td><td>Kao Duen Technology</td><td>Kükürtleme için N/A</td><td></td></tr><tr><td>Fırını</td><td>Nano Teknolojiler N</td><td>/A</td><td></td></tr><tr><td>Polimetil metakrilat (PMMA)</td><td>Microchem</td><td>8110788</td><td>Yanıcı</td></tr><tr><td>KOH, > %85</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>30603</td><td></td></tr><tr><td>Aseton, %99,5</td> <td>Echo Chemical</td><td>CMOS110</td><td></td></tr><tr><td>Kükürt (S),% 99.5</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>13803</td><td></td></tr><tr><td>Molibden (Mo),% 99.95</td> <td>Summit-Tech</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Tungsten (W)% 99.95</td> <td>Summit-Tech</td><td>N / A</td><td></td></tr><tr><td>C-düzlem Safir substrat</td><td>Summit-Tech</td><td>X171999</td> <td>(0001) &plusmn; 0.2 & derece bir tarafı cilalı</td></tr><tr><td>300 nm SiO2/Si substrat</td><td>Summit-Tech</td><td>2YCDDM</td><td>P-tipi Si substratı, direnç: 1-10 & Omega; &orta nokta; cm.</td></tr><tr><td>Numune tutucu (püskürtme sistemi)</td><td>Kao Duen Technology</td><td>N/A</td><td>Seramik malzeme</td></tr><tr><td>Mekanik pompa (püskürtme sistemi)</td><td>Ulvac</td><td>D-330DK</td><td></td></tr><tr><td>Difüzyon pompası (püskürtme sistemi)</td><td>Ulvac</td><td>ULK-06A</td><td></td></tr><tr><td>Kütle akış kontrolörü</td><td>Brooks</td><td>5850E</td><td>Maksimum Argon akışı 400 mL/dk'dır</td></tr><tr><td>Manuel tekerlek Açılı poppet valf</td><td>King Lai</td><td>N / A</td><td>Vakum aralığı 2500 ~ 1 & kez; 10-8 torr</td></tr><tr><td>Raman ölçüm sistemi</td><td>Horiba</td><td>Jobin Yvon LabRAM HR800</td><td></td></tr><tr><td>Transmisyon elektron mikroskobu</td><td>Fei</td><td>Tecnai G2 F20</td><td></td></tr><tr><td>Petri kabı</td><td>Kwo Yi</td><td>N/A Cımbız</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Venüs</td><td>2A</td><td></td></tr><tr><td>Dijital kuru dolap</td><td>Jwo Ruey Teknik</td><td>DRY-60</td><td></td></tr><tr><td>Çift kanallı sistem kaynak ölçer</td><td>Keithley</td><td>2636B</td><td></td></tr></tbody></table>

geniş alan dikey 2d crystal hetero-yapıları aracılığıyla geçiş metalleri filmleri sulfurization cihaz imalat için hazırlanması

Preparation of Large-area Vertical 2D Crystal Hetero-structures Through the Sulfurization of Transition Metal Films for Device Fabrication

Biz bu molibden (Mo) ve tungsten (W), geniş alan gibi Geçiş metalleri filmlerin sulfurization aracılığıyla göstermiştir ve Geçiş metalleri dichalcogenides (TMDs) ecek2 üniforma ve WS2 safir yüzeylerde hazırlanabilir. Metal film kalınlığı kontrol ederek, TMDs, tek bir katman aşağı iyi katman numara kontrol edilebilirlik bu büyüme tekniği kullanılarak elde edilebilir. Kükürt eksik koşul altında sulfurized Mo film elde edilen sonuçlara dayanarak, (a) düzlemsel PT2 büyüme ve (b) sulfurization işlem sırasında gözlenen Mo oksit segregasyon iki mekanizma vardır. Arka plan kükürt yeterli olduğunda, düzlemsel TMD büyüme bir üniforma PT2 filmde sulfurization işlemden sonra neden olur baskın büyüme mekanizması var. Arka plan kükürt eksik ise, Mo oksit segregasyon baskın büyüme mekanizması sulfurization yordam ilk aşamada olacaktır. Bu durumda, örnek birkaç katman PT2 ile kaplı Mo oksit kümeleri ile elde edilir. Sıralı Mo ifade/sulfurization ve W ifade/sulfurization yordamlar, dikey WS2/MoS2 hetero-yapılar büyüme kullanılarak oluşturulduktan sonra. WS2 ve PT2, sırasıyla karşılık gelen Raman tepeler ve bireysel 2D malzemeleri toplamı heteroseksüel yapısıyla aynı katman sayısını dikey 2D kristal başarılı kurulması doğruladı hetero-yapısı. WS2/MoS2 film öncesi desenli kaynak/drenaj elektrotlar ile SiO2/sı substrat üzerine aktardıktan sonra alt-kapı transistörde fabrikasyon olduğunu. Sadece ecek2 kanalları ile transistör ile karşılaştırıldığında, daha yüksek drenaj akımları WS2/MoS2 hetero-yapısı cihazın bu 2D kristal hetero-yapıları, üstün aygıt girişi ile sergiledi performans elde edilebilir. Sonuçları bu büyüme teknik 2D kristallerinin pratik uygulama için potansiyelini ortaya çıkardı.

Raman spektrumu ve bireysel PT2 ve sulfurization önceden yatırılan geçiş metallerin kullanarak fabrikasyon WS2 kesit HRTEM görüntülerini Şekil 1a-b17' de sırasıyla gösterilir. İki karakteristik Raman tepeler gözlenen PT2 hem WS2, uçak-karşılık <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56494/56494eq1.jpg"> ve out-of-uçak bir1 g Fonon titreşim modları 2D kristalle...

Önceden yatırılan geçiş metaller sulfurization, geniş alanlara ve dikey 2D kristal hetero-yapıları sahte olduğu. Film aktarma ve cihaz imalat işlemleri de bu raporda gösterilen.

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

We have demonstrated that through the sulfurization of transition metal films such as molybdenum (Mo) and tungsten (W), large-area and uniform transition ...

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.

preparation-large-area-vertical-2d-crystal-hetero-structures-through

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Kalay sülfür (SnS), Dünya'da bol miktarda bulunan, toksik olmayan güneş pilleri için aday bir malzemedir. Burada, %4,36 sertifikalı güç dönüştürme verimliliği sağlayan atomik katman biriktirme ve %3,88 sağlayan termal buharlaşma kullanan SnS güneş pillerinin üretim prosedürünü gösteriyoruz.

Termal Buharlaşma ve Atomik katman Biriktirme tarafından Record-verimlilik SNS Güneş Pilleri yapma

Mikron boyutlu boyutlara sahip yeni malzemelerin pullarının mekanik pul pul dökülmesi ve substrat üzerine biriktirilmesi, taşıma deneyleri için deneysel cihaz yapılarının üretilmesi ve 0,300 K'ye kadar düşük sıcaklıklarda ve 12 T'ye kadar manyetik alanlarda kuru helyum kapalı döngü kriyostatında manyetotransport ölçümünün metodolojisini açıklıyoruz.

Yeni Malzemelerin Düşük sıcaklık Magnetotransport Ölçüm İleri Deneysel Yöntemler

Tek sıra halinde çinko oksit yapıları çubuklar şeklinde önceden yatırılan katalizör-tohum parçacıklar kullanmadan aerosol destekli kimyasal Buhar biriktirme sentezlenmiş. Bu yöntem ölçeklenebilir ve silikon, kuvars veya polimerler dayanarak çeşitli yüzeyler ile uyumlu değildir.

Aerosol destekli kimyasal Buhar biriktirme Metal Oksit yapıları: çinko oksit çubuklar

Burada, katı taşıyıcı sayısında elektrolit kullanarak denetlemek için bir iletişim kuralı mevcut.

Elektrik alanı kontrol elektronik elektrolit çoğunluğuna tarafından WS2 Nanodevices durumlarda

Burada, biz thiols bir pot, geçiş metal ücretsiz sentezi mevcut ve aromatik halojenürlerden ve sodyum thiomethoxide, thiol türler kullanarak bir metal-dithiolene ağının tek kristalleri hazırlık tarafından takip tiyoesterlere içinde in situ oluşturulan daha istikrarlı ve uysal thioester.

Bir yarıiletken Gyroidal Metal-kükürt çerçeve kristalleşme için Thiol yapı taşı sentezi

Makaleyi gelecekteki düşük boyutlu nanoelektronik geliştirilmesi için bir standart ve güvenilir üretim yordamı tanıtmak amaçlanmaktadır.

İki boyutlu nanoelektronik imal etmek standart ve güvenilir bir yöntem

Geniş bir değiştirilmemiş gözenekli üzerinde intergrown, polikristalin metal organik framework zarları sentezi için basit, tekrarlanabilir ve çok yönlü bir yaklaşım ve gözenekli olmayan destekler sunulmaktadır.

Elektroforetik kristalizasyon Ultrathin yüksek performanslı Metal organik Framework membranlar

Bu çalışmanın içinde, yeni kristaller (Van der Waals heterostructures) oluşturmak için kullanılan bir tekniği, pozisyon ve göreli oryantasyon üzerinde hassas kontrol sağlayan ultra ince katmanlı 2D malzemeleri istifleyerek tarif ediyoruz.

Hassas rotasyonel hizalama ile Van der Waals Heterostructures imalatı

Bu çalışma, difleme kaplama yöntemi ile kuvars filminin epitaksiyel büyümesinden başlayarak silikon-on-insulatör (SOI) teknolojisi alt tabaka üzerinde nanoyapılı α-kuvars kantileatörün mikrofabrikasyonu ve daha sonra nanoimprint litografi ile ince filmin nanoyapılanması için ayrıntılı bir protokol sunun.

Silikon Üzerine Epitaxial Nanoyapılı α-Kuvars Filmler: Malzemeden Yeni Cihazlara

Bu çalışma, iki boyutlu malzemelerin tek pullarını üretmek ve bunları yalnızca van der Waals etkileşimlerini kullanarak karmaşık heteroyapılara monte etmek için kalıntı içermeyen bir üretim metodolojisi sunmaktadır. Teknik, harici maddelere ve özel deneysel koşullara olan ihtiyacı ortadan kaldırarak, aşağıdan yukarıya, yukarıdan aşağıya ve modüler istifleme işlemleri yoluyla karmaşık heteroyapı montajlarını mümkün kılar.

İki Boyutlu Malzemelerin Van der Waals Heteroyapılarının Kalıntısız İmalatı

İki termal tavlama yöntemi, tip II yarı iletken silikon klatrattan ince filmlerin üretilmesini sağlar. Malzeme özelliklerini iyileştirmek için termal presleme ve reaktif iyon aşındırma dahil olmak üzere sentez sonrası işlemler gerçekleştirildi. Bu yaklaşım, yeni nesil elektronik ve fotonik cihazlara uygun, ayarlanabilir klatrat filmlerin üretilmesi için erişilebilir bir yol sağlar.

Tip II Silikon Klatrat Filmlerin İmalatı ve Optimizasyonu

Öğrenin, geçiş metal filmlerinin sülfürizasyonuyla büyük alanlı MoS₂ ve WS₂ filmleri ve dikey hetero-yapılar üretme yöntemini. Bu teknik, katman sayısı kontrolü ve gelişmiş transistör performansı sağlar.

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

Daha fazla video keşfet