İki boyutlu nanoelektronik imal etmek standart ve güvenilir bir yöntem

Bu yöntem, daha sonraki üretim adımları için hazırlık aşamasında 2B malzeme örneklerini hassas bir şekilde bulma teknikleriyle ilgili 2B malzeme cihazı imalatı alanındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin temel avantajı, bunun, malzemelerin yerini bulmanın daha zor olduğu küçük ölçekli cihazların geliştirilmesine göre uyarlanmış olmasıdır. Prosedürü göstermek için Po-Chun Chen ve Kristan, laboratuvarımdan araştırma görevlileri ve yüksek lisans öğrencileri olacak.

İmalat işlemi iki hazırlanmış alt tabaka gerektirir. Birincisi, titanyum ve altın metal ped dizileri ile silikon üzerinde arka kapılı silikon dioksittir. İkinci substrat, birikmiş bir molibden disülfür tabakası ile safirdir.

Molibden disülfür içeren safir alt tabakayı bir spin kaplayıcıya alın. Molibden disülfidin üstünü 30 saniye boyunca 3.500 rpm'de kaplamak için PMMA sıkın. Ardından, numuneyi sıcak bir tabağa alın ve PMMA kaplamasını güçlendirmek için 120 santigrat derecede üç dakika pişirin.

Sonra, 50 mililitre amonyak çözeltisi hazırlayın. Molibden disülfürü alt tabakadan ayırmak için numuneyi daldırın. Film ayrıldıktan sonra, amonyak çözeltisinden çıkarın.

Molibden disülfür filmini silikon substrat üzerindeki silikon dioksite aktarın. Yapışmayı artırmak için numuneyi 120 santigrat derecede en az 30 dakika pişirin. Numuneyi geri kazanın ve 30 mililitre aseton içine yerleştirin.

Yaklaşık 30 dakika sonra, PMMA, renk değişikliği ile belirtildiği gibi kaldırılacaktır. Devam etmeden önce, numuneyi izopropil alkolde durulayın ve kurumak için nitrojen kullanın. Şimdi, elektron ışını litografisi yapmaya hazırlanın.

Hedef konumlar ile numune üzerindeki hizalama işaretleri arasındaki yer değiştirmeyi ölçmek için optik bir mikroskop kullanın. Bu ölçümlere dayanarak, yazılım kullanarak metal elektrot desen düzenini tasarlayın. Numunenin üzerine Photo Resist döndürün ve tüm numuneyi kapladığından emin olun.

Yapışmayı arttırmak için numuneyi 100 santigrat derecede 90 saniye boyunca yumuşak bir şekilde pişirmeye devam edin. Elektron ışını litografi makinesinde tasarımı yükleyin ve numuneyi konumlandırın. Silikon-silikon dioksit substratındaki hizalama işaretleri, tasarımdaki karşılık gelen işaretlerle eşleşmelidir.

Numuneyi elektron demetine maruz bırakın. Bittiğinde, numuneyi sıcak bir plakaya alın. Numuneyi, maruz kalma sonrası fırında 90 saniye boyunca 120 santigrat dereceye ısıtın.

Ardından, geliştirici olarak bir TMAH kabı hazırlayın ve numuneyi 80 saniye boyunca daldırın. Ardından, numuneyi 200 mililitre deiyonize suda 10 saniye yıkayın. Desenin iyi gelişip gelişmediğini belirlemek için numuneyi optik mikroskopla inceleyin.

İyi gelişmişse, numuneyi 110 santigrat derecede 90 saniye boyunca sert pişirin. Bir sonraki adım, numune üzerine 100 nanometre altın biriktirmek için bir elektron tabancası buharlaştırıcı kullanmaktır. İfade verdikten sonra, Photo Resist'i kaldırmak için çalışın.

Photo Resist'i çözmek için 100 mililitre aseton hazırlayın. Kaldırma işlemini gerçekleştirmek için numuneyi asetona daldırın. İşlemi optik mikroskop ile izleyin ve sadece metal çizgiler ve pedler kaldığında durun.

Karakterizasyon sırasında, cihazdakilerden bir kaynak ve bir tahliye elektrodu seçin, ardından numuneye bir yük uygulamak için anatomik bir kuvvet mikroskobu kullanın. Burada X'ler yüklerin nereye uygulandığını gösterir. Atomik kuvvet mikroskobu yükleri, cihaz üzerinde bir basınç gerilimine neden olur.

İşte molibden disülfür cihazının, basınç gerilimi üreten farklı uygulanan kuvvetlerdeki mevcut voltaj özellikleri. Belirli bir voltajda, uygulanan kuvvetteki bir artışla cihazın akımı azalır ve bunun tersi de geçerlidir, bu da cihazın direncinde bir değişikliği gösterir, bu da bir piezo sensörü için beklenen bir davranıştır. Bu veriler, bir voltluk sabit önyargı voltajında tekrarlanan sıkıştırma gerinimleri için molibden disülfür cihazının akım tepkisi içindir.

Çıkış akımı, 10 nanonewton uygulanan kuvvetin tekrar tekrar uygulanmasıyla zar zor değişir, bu da sensörün kararlı olduğunu gösterir. Bir kez ustalaştıktan ve düzgün bir şekilde uygulandıktan sonra, bu teknik, tüm transistörlerin imalatı da dahil olmak üzere 20 saat içinde yapılabilir. Geliştirildikten sonra, bu teknik, gelecekteki gelişmiş nano ölçekli cihazların üretimine giden yolu açtığı için gelecekteki nanocihaz geliştirmeleri için bir platform görevi görebilir.

Bu videoyu izledikten sonra, elektron ışını litografisi ve metal elektrodepozisyon dahil olmak üzere standart üretim süreçlerini kullanarak 2D arka kapılı transistörlerin nasıl güvenilir bir şekilde üretileceğini iyi anlamış olmalısınız. Bu yöntem 2D nanomalzeme cihazlarının geliştirilmesine hitap etse de, 1D malzemelere de uygulanabilir. TMAH, amonyak çözeltisi, PMMA ve diğer foto dirençlerle çalışmanın son derece tehlikeli olabileceğini ve bu prosedürü gerçekleştirirken her zaman kişisel koruma ekipmanı giyilmesi gerektiğini unutmayın.