RSC thanks the support of the National Science Council (NSC) of Taiwan under Project NSC 102-2112-M-011-001-MY3. YSH acknowledges the support of the NSC of Taiwan under Project NSC 100-2112-M-011-001-MY3.

1. strukturelle Charakterisierung MoSe 2 Layer Crystals (siehe Schritt 1 in Abbildung 1) <ol><li> XRD-Messverfahren <ol><li> Mount ein MoSe 2 Schicht-Kristall (mit einem Größenbereich von 5 x 5 x 0,1-10 x 10 x 0,5 mm 3) oder Kristallpulver an der Halterung (die mit Quarzpulver und einem Bindemittel gemischt wurde, und wurde auf dem Objektträger geschmiert). </li><li> Drücken Sie die Halterung durch einen Objektträger zur Schichtkristallfläche parallel zu der Halteroberfläche zu gewährleisten. </li><li> Laden Sie den Probenhalter in die Diffraktometer. </li><li> Schließen Sie die Türen des Diffraktometers. </li><li> Kalibrieren Strahllinie entsprechend den Anweisungen des Herstellers. </li><li> Eingangsmessparameter, wie die 2-Scan-Bereich (10-80 °), das Inkrement (0.004 ° C) und die Verweilzeit (0,1 sec). </li><li> Starten Sie den DIFFRAC.Measurement Center-Programm auf dem Computer auf das Diffraktometer angebracht und speichern Sie Daten und Namen-Datendatei nach Hersteller protocol. </li><li> Analysieren Sie den XRD-Muster durch die Identifizierung der Positionen der Beugungspeaks mit der Software und dann vergleichen mit dem Standard-Daten aus JCPDS-Karte-Datenbank, um die Einzel out-of-plane-Orientierung und einkristallinen Qualität der MoSe 2-Schicht-Kristallen 32,33 Bestätigung . </li></ol></li><li> Mikro-Raman-Messverfahren <ol><li> Führen Sie die Raman-Geräte Kalibrierung mit einem Silizium-Wafer als der Standardprobe. Die Messung der Siliziumwafer ist das gleiche wie das nachfolgend für die interessierten MoSe 2 -Schicht Kristall beschriebenen Vorgehensweise. </li><li> Montieren Sie einen MoSe 2-Schicht-Kristall auf dem Objektträger. </li><li> Laden der Objektträger auf dem Halter des optischen Mikroskops und sich die Probenoberfläche mit einer weißen Lichtquelle. </li><li> Schaltet die Lichtquelle eine Weißlicht einem Laserstrahl (Wellenlänge 514 nm). </li><li> Eingangsmessparameter, wie die Wellenzahl Scanbereich (150-500 cm -1), die inteation Zeit (10 sec), und die Anzahl von Abtastzeiten (10-30 mal). </li><li> Startet das Programm auf dem Computer zu dem Raman-Spektrometer angebracht und dann Daten und Namen-Daten-Datei entsprechend dem Protokoll des Herstellers zu speichern. </li><li> Analysieren Sie den Raman-Spektrum durch die Identifizierung ihrer Peakbreiten und Positionen mit der Software und dann mit Standard-Daten zu vergleichen, von Verweisen auf die kristalline Struktur Art und Qualität der MoSe 2-Schicht-Kristallen 34,35 bestätigen. </li></ol></li></ol> 2. Herstellung von MoSe 2 Layer Nanokristall-Geräte <ol><li> Mechanische Exfoliation von Layer Crystals <ol><li> Saubere Pinzette mit Aceton und Alkohol. </li><li> Wählen Sie die MoSe 2 Schicht Kristalle (4-8 Stück) mit einer glänzenden Oberfläche (dh spiegelartige Kristallfläche) und eine Fläche größer als 0,5 x 0,5 mm 2 mit der Pinzette und legte sie auf das Schneidband mit einer Fläche Größe 20 x 60 mm 2 aufweist.</li><li> Falten Sie das Band in der Mitte, um die Schicht Kristall Peeling und wiederholen Sie die Aktion rund zwanzig Mal. In der Regel können Schicht Kristalle in viele mikrometergroße Kristalle in der Breite (siehe Schritt 2 in Abbildung 1) abgezogen werden. </li><li> Laden Sie die Vereinzelungsfolie mit der Schicht-Nanokristall-Pulver in die REM-Kammer, die Größen und Morphologien dieser abgestreift MoSe 2 Mikrokristallschicht zu beobachten. Wenn die Breite Verteilungen der Nanokristallschicht sind 1-20 &amp; mgr; m, kann die Nanokristall-Pulver die Kriterien für die Bauelementherstellung zu erfüllen. </li></ol></li><li> Dispersion der Schicht-Nanokristalle auf dem Device Template <ol><li> Legen Sie die Vereinzelungsfolie mit der Schicht-Nanokristall-Pulver der Oberseite nach unten auf der Gerätevorlage. Die Schablone ist SiO 2 (300 nm) beschichteten Silizium-Substrat mit sechzehn vorstrukturierten Ti (30 nm) / Au (90 nm) Elektroden auf der SiO 2 -Oberfläche (siehe Schritt 4 in Abbildung 1). Die Flächengröße der Vorlage 5 x 5 mm <sup&gt; 2. </li><li> Tippen Sie auf das Schneidband leicht, um einige Nanokristalle (etwa 10 bis 100 Stück) fallen, die auf der Vorlage zu machen. </li><li> Überprüfen Sie die Anzahl Dichte und Dispersionszustand des Nanokristalls auf der Schablone mit einem optischen Mikroskop oder manchmal durch SEM, wenn die dispergierten Nanokristalle können von optischen Mikroskop beobachtet werden. Regel 2 bis 5 Stück von Nanokristallen (Fläche größer als 2 x 2 &amp; mgr; m 2) ohne Überlappung miteinander verteilt auf der Mitte Platz (mit einer Fläche von 80 x 80 &amp; mgr; m 2) der Schablone sind die besseren Zustand für die nächste FIB Verarbeitung . </li></ol></li><li> Elektrodenherstellung von FIB <ol><li> Berg-Vorlagen auf dem FIB Halter mit leitenden Kupferfolie Band. Typischerweise wurde die Fläche leitende Band von 3 x 2,4 cm 2 zur Montage 6-8 Templates erforderlich. </li><li> Laden Sie den Halter in die FIB Kammer. </li><li> Evakuieren Sie die Kammer mit dem Vakuum bis 10 -5 mbar durch Anklicken der Schaltfläche&quot;Pumpe&quot;. </li><li> Set des Elektronenstrahlstroms (41 pA) und Beschleunigungsspannung (10 kV) für die SEM-Modus. </li><li> Stellen Sie die Ionenstrahlstrom (0,1 nA) und Beschleunigungsspannung (30 kV) für das FIB-Modus. </li><li> Aufwärmen der Ionenstrahlanlage und Gas-Injektionssystem (GIS), indem Sie auf die Schaltfläche &quot;Strahl auf&quot; und die Schaltfläche &quot;Cold&quot; in der &quot;Gas Injection&quot; Block auf. </li><li> Schalten Sie den Elektronenstrahl durch Anklicken des Buttons &quot;Beam On&quot; und stellen Sie das Bild mit einer niedrigen Vergrößerung von 100X. </li><li> Stellen Sie die Z-Achsen-Arbeitsabstand (WD) bei 10 mm für die SEM-Modus. </li><li> Stellen Sie die Vergrößerung bei 5.000-facher und konzentrieren. </li><li> Stellen Sie den Neigungswinkel des Halters, um 52 Grad durch Anklicken der Schaltfläche &quot;Navigation&quot; und Eingabe der Neigungswinkel &quot;52&quot;. </li><li> Auswählen MoSe 2 Schicht-Nanokristall mit einer bestimmten Dicke (im Bereich von 5 bis 3000 nm) und eine rechteckige und quadratische Form für die Elektroden fabrication. </li><li> Nehmen Sie die REM-Bilder mit unterschiedlicher Vergrößerung (von 1,000x zu 10.000fach) der gezielte unberührten Material vor dem Elektrodenherstellung, indem Sie auf die Schaltfläche &quot;Snapshot&quot;. </li><li> Wechseln Sie in den FIB-Modus und nehmen Sie eine FIB Bild von der Snapshot-Modus, um die Belichtungszeit der Zielmaterial unter Ionenstrahlbeschuss senken. </li><li> Definieren Sie die Elektrodenablagerungsbereich, wählen Sie die &quot;Pt deposition&quot; Modus, und geben Sie die Dicke (0,2-1,0 um) Wert des abgeschiedenen Pt-Elektrode. </li><li> Führen Sie die Kapillare von GIS in die Kammer durch Anklicken des Kästchens &quot;Pt dep&quot; in der &quot;Gas Injection&quot; Block. </li><li> Nehmen Sie ein Bild von der Snapshot-Modus erneut und ändern Sie die Position der Elektroden, wenn die ursprünglich festgelegten Muster verschiebt sich leicht. </li><li> Schalten Sie das FIB Abscheidung, indem Sie auf die Schaltfläche &quot;Start Patterning&quot;. </li><li> Nach der Abscheidung, ziehen die Kapillare des GIS zurück unclicking das Kästchen &quot;Pt dep &quot;in der&quot; Gas Injection &quot;Block. </li><li> Wechseln Sie in SEM-Modus und prüfen Sie das Ergebnis der abgeschiedenen Pt-Elektroden auf der Schicht-Nanokristall. </li><li> Treffen die SEM-Bilder bei verschiedenen Vergrößerungen der fertigen Vorrichtungen mit zwei oder vier Elektroden (siehe Schritt 3 in Figur 1). </li><li> Stellen Sie den Neigungswinkel des Halters Rückkehr zu 0 Grad, indem Sie auf die Schaltfläche &quot;Navigation&quot; und Eingabe der Neigungswinkel &quot;0&quot;. </li><li> Nehmen Sie die Top-betrachtet REM-Bilder mit unterschiedlicher Vergrößerung für die Schätzungen der Materialbreite und Elektroden inter-Abstand durch Anklicken der Schaltfläche &quot;Snapshot&quot;. </li><li> Schalten Sie die Elektronenstrahl und Ionenstrahlsystemen und abkühlen GIS-System nach unten, indem Sie auf den Button &quot;Beam Off&quot; und die Taste &quot;Warm&quot; in der &quot;Gas Injection&quot; Block auf. </li><li> Entlüften Kammer durch Einleiten von Stickstoffgas durch Klicken auf die Buttons &quot;Vent&quot; und nehmen Sie die Halterungaus der Kammer. Es dauert in der Regel 5 bis 10 Minuten, um den Entlüftungsvorgang zu beenden. </li><li> Schließen Sie die Kammertür und Kammer evakuieren. </li></ol></li></ol> 3. Charakterisierungen der MoSe 2 Layer Nanokristall-Geräte <ol><li> Dickenmessung der Schicht-Nanokristalle mit AFM <ol><li> Installieren Sie die AFM-Cantilever auf die Sondenhalter. </li><li> Schalten Sie AFM-Programm und wählen Sie &quot;ScanAsyst&quot; -Modus. </li><li> Laden Sie den Sondenhalter und verbinden Sie es mit der Laserdiode Leiter der AFM-Station. </li><li> Die Kalibrierung durchzuführen, um den einfallenden Laserstrahl Position und die Auslegers gemäß Herstellerprotokoll auszurichten. </li><li> Montieren Sie die Probe (die Vorlage Chip mit FIB-Nanokristallschicht hergestellt Geräte) auf dem Probenhalter durch Cu Folienband. </li><li> Laden Sie den Probenhalter mit dem AFM-Station. </li><li> Bewegen Sie den Probenhalter in die Position etwa unter dem Laserstrahl oder AFM cantileväh. </li><li> Weiter unten AFM Cantilever auf die Fokusposition durch die Fokussierung des Lichtmikroskop Bild der Nanokristallschicht. </li><li> Eingabe-Scan-Parameter, wie die Scan-Bereich (6 x 30.6 x 30 &amp; mgr; m 2), der Frequenz (0,5-1,5 Hz) und der Auflösung (256 bis 512 Zeilen). </li><li> Starten Sie das Programm und speichern Daten gemäß dem Protokoll des Herstellers. </li><li> Heben Sie die AFM-Cantilever und nehmen Sie den Probenhalter heraus. </li><li> Legen Sie die zweite Probe und wiederholen Sie den obigen wenn Notwendigkeit beschriebenen Messverfahren. </li><li> Schätzen Sie die Dicke der Schicht-Nanokristalle durch die Analyse der AFM-Bild und Höhenprofil mit Hilfe der Software &quot;Nanoscope-Analyse&quot;. Wählen eine seitliche Höhenprofil von der AFM-Bild und bestimmt die durchschnittliche Dicke Wert durch den abgeflachten Bereich des Profils. (Siehe Abbildung 2d und 2e) </li></ol></li><li> Strom-Spannungs (IV) Messung der Schichtnano <ol><li> Montierendie Probe (die Vorlage Chip mit FIB-Nanokristallschicht hergestellt Geräte) auf dem Glimmersubstrat durch Cu-Folienband. </li><li> Bindung der Emailleleitern oder Cu-Drähten auf den Elektroden des Chips durch Ag-Paste. (Siehe Schritt 4 in Fig. 1) </li><li> Legen Sie den ausgefüllten Probe in der Prüfstation Kammer und befestigen Sie ihn auf dem Probenhalter durch Cu Folienband. Die kryogene Sonde Station wurde im dunklen Umgebung. (Siehe Schritt 5 in Fig. 1) </li><li> Löten die elektrischen Leitungen von der Probe und der Metallelektroden der Sonden eine nach der anderen. </li><li> Verschließen Sie die Kammer oben und evakuieren die Kammer bis auf 10 -4 mbar. Cool down Probe auf die 77 K durch die Einführung von flüssigem Stickstoff in die Sonde entfernt. Den Temperaturbereich (in der Regel 80 bis 320 K), Intervall, und die Verweilzeit für die Temperatursteuerung. (Nur nötig bei temperaturabhängige Messung). </li><li> Stellen Sie die angelegte Spannung Wischbereich (in der Regel von -1 bis 1 V), Spannung interval (0,01 V), und die begrenzte maximale Strom (10 oder 100 &amp; mgr; A) in einer Ultrahochimpedanz multifunktionalen Elektrizitätszähler für die Zwei-Anschluss-IV-Messung. Für vier Anschlüssen Messung, stellen Sie den angelegten Strom Wischbereich (typischerweise von -100 bis 100 &amp; mgr; A) und Stromintervall (1 &amp; mgr; A). </li><li> Starten Sie das Programm und speichern Sie die Daten IV bei Raumtemperatur oder bei verschiedenen Temperaturen. </li><li> Öffnen Sie die Kammerkappe bei Bedarf an, um die Probe aus der Kammer. </li><li> Legen Sie die zweite Probe, wenn notwendig, und wiederholen Sie die oben beschriebene Prozedur. </li><li> Analyse der IV-Kurve durch Auftragen des gemessenen Stroms in Abhängigkeit vom angelegten Spannungsdaten mit der Software. Montieren Sie die IV-Kurve durch die Auswahl der Linearanpassungsfunktion. Überprüfen Sie die Linearität der IV-Kurve und erhalten die Steigungswert (dh Leitwert). (Siehe Schritt 6 in Fig. 1) </li><li> Wiederholen Sie den Schritt 3.2.10 für die IV-Kurven mbei verschiedenen Temperaturen, wenn Notwendigkeit gem essen. </li><li> Berechnung der Leitfähigkeit (σ) Wert nach der Gleichung σ = G (t / tw) der Annahme der vom IV, SEM erhaltenen Parameter und AFM-Messungen, einschließlich Leitfähigkeit (G), der Dicke (t), die Breite (w) und Länge ( l) der Schicht-Nanokristall. </li><li> Zeichnen die Kurven der Leitfähigkeit und Leitfähigkeitswerte als Funktion der Dicke der Schicht-Nanokristalle. </li></ol></li></ol>

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H., Merlin, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Raman Scattering in Materials Science. , (2000).</li><li>Tonndorf, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photoluminescence+emission+and+Raman+response+of+monolayer+MoS2,+MoSe2,+and+WSe2.">Photoluminescence emission and Raman response of monolayer MoS2, MoSe2, and WSe2.</a> Opt. Express. 21 (4), 4908-4916 (2013).</li><li>Hu, S. Y., Liang, C. H., Tiong, K. K., Lee, Y. C., Huang, Y. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+and+characterization+of+large+niobium-doped+MoSe2+single+crystals.">Preparation and characterization of large niobium-doped MoSe2 single crystals.</a> J. Crystal Growth. 285 (3), 408-414 (2005).</li><li>Hu, S. Y., Liang, C. H., Tiong, K. K., Huang, Y. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+Re+dopant+on+the+electrical+and+optical+properties+of+MoSe2+single+crystals.">Effect of Re dopant on the electrical and optical properties of MoSe2 single crystals.</a> J. Alloys Compounds. 442 (1-2), 1-2 (2007).</li><li>Bougouma, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+and+characterization+of+large,+high+quality+MoSe2+single+crystals.">Growth and characterization of large, high quality MoSe2 single crystals.</a> J. Crystal Growth. 363, 122-127 (2013).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Die genaue Bestimmung der σ-Wert und seine Abmessung in Abhängigkeit der Schichtnanokristallen ist stark abhängig von der Qualität der elektrischen Kontakte. Die für die Metallelektrode Abscheidung verwendet FIB-Abscheidungsverfahren eine entscheidende Rolle spielte während der gesamten Studie. Je nach den elektrischen, strukturellen und die Analysen der Zusammensetzung, die Herstellung von stabilen und hoch reproduzierbare ohmsche Kontakte mit FIB-Abscheidungsverfahren, in den MoSe 2 oder MoS ...

Übergang Metalldichalcogenide (TMD), wie MoS 2, MoSe 2, WS 2 und WSe 2, haben eine interessante zweidimensionale (2D) Schichtstruktur und Halbleitereigenschaften 1-3. Forscher haben kürzlich entdeckt, dass die Monostruktur von MoS 2 zeigt eine wesentlich verbesserte Effizienz der Lichtemission aufgrund der Quantenbegrenzungseffekt. Die Feststellung des neuen direkten Bandlücke-Halbleitermaterial hat erhebliche Aufmerksamkeit 4-7 angezogen. Darüber hinaus ist die leicht abgestreift Schichtstruktur der TMDs eine hervorragende Plattform für die Untersuchung der grundlegenden Eigenschaften von 2D-Materialien. Im Gegensatz zu metallischen Graphen ohne die Bandlücke haben Schwingungstilger inhärent halbleitende Eigenschaften und eine Bandlücke im Bereich von 1-2 eV 1,3,8. Die 2D-Strukturen der ternäre Verbindungen TMDS 9 und der Möglichkeit einer Integration dieser Verbindungen mit Graphen stellen eine beispiellose opportunity um ultradünne und flexible elektronische Geräte zu entwickeln. Im Gegensatz zu Graphen, sind die Raumtemperatur Elektronenbeweglichkeit Werte der 2D TMDs in mäßiger Lautstärke (1-200 cm 2 V - 1 s - 1 für MoS Februar 10-17, ca. 50 cm 2 V - 1 s - 1 für Mose 2 18 ). Die optimale Bewegungswerte von Graphen ist berichtet worden, höher als 10.000 cm 2 V - 1 Sek. - 19-21 Januar Dennoch halb TMD Monoschichten weisen eine ausgezeichnete Leistung der Vorrichtung. Zum Beispiel können die MoS 2 und MoSe 2 Monolagen oder Multilayer-Feldeffekttransistoren zeigen extrem hohe Ein- / Aus-Verhältnisse von bis zu 10 6 bis 10 9 10,12,17,18,22. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, um die grundlegenden elektrischen Eigenschaften der 2D TMDs und zu verstehen, dieir Schüttgut. Jedoch Untersuchungen der elektrischen Eigenschaften der Schichtmaterialien wurden teilweise aufgrund der Schwierigkeit bei der Bildung von guten ohmschen Kontakt auf der Schicht Kristalle behindert. Drei Ansätze, Schattenmaskenabscheidung (SMD) 23, Elektronenstrahllithographie (EBL) 24,25 und fokussierten Ionenstrahl (FIB) Abscheidung 26,27 verwendet worden, um elektrische Kontakte an Nanomaterialien zu bilden. Da SMD beinhaltet typischerweise die Verwendung einer Kupfergitter als Maske, der Abstand zwischen zwei Kontaktelektroden zumeist mehr als 10 um. Im Gegensatz EBL und FIB Abscheidung, Metallabscheidung von Elektroden-Arrays auf einem Substrat ohne Targeting oder Auswählen Nanomaterialien von Interesse in dem SMD-Verfahren durchgeführt. Dieser Ansatz kann nicht garantieren, dass die Metallmuster korrekt auf einzelne Nano als Elektroden abgeschieden. Das Ergebnis der SMD Methode hat ein Element des Zufalls. Die EBL und FIB Abscheidungsverfahren sind in der verwendeteRasterelektronenmikroskopsystem (SEM); Nanomaterialien können direkt beobachtet und für Elektrodenabscheidung gewählt werden. Zusätzlich kann EBL verwendet, um einfach zu fertigen Metallelektroden mit einer Linienbreite und einem Kontaktelektrodenabstand kleiner als 100 nm ist. Das restliche Resist jedoch auf der Oberfläche während der Nanolithographie unweigerlich zur Bildung einer isolierenden Schicht zwischen der Metallelektrode und des Nanomaterials überlassen. Somit führt EBL hohen Kontaktwiderstand. Der Hauptvorteil der Elektrodenherstellung durch FIB Abscheidung ist, dass es um einen geringen Kontaktwiderstand führt. Weil Metallabscheidung wird durch die Zersetzung einer metallorganischen Vorläufers durch Verwendung eines Ionenstrahls auf den definierten Bereich durchgeführt wird, eine Metallabscheidung und Ionenbeschuss gleichzeitig auftreten. Dies könnte das Metall-Halbleiter-Grenzfläche zerstört und die Bildung von Schottky-Kontakt. Ionenbeschuß können Oberflächenverunreinigungen, wie beispielsweise Kohlenwasser beseitigenbons und native Oxide, die Kontaktwiderstand verringert. Ohmsche Kontaktherstellung durch FIB Abscheidung wurde für verschiedene Nanomaterialien 27-29 nachgewiesen. Darüber hinaus ist das gesamte Herstellungsverfahren in der FIB Abscheidungs ​​Ansatz einfacher ist als die in EBL. Wie Schichthalbleiter zeigen typischerweise stark anisotropen elektrischen Leitfähigkeit ist die Leitfähigkeit in der Schicht-zu-Schicht-Richtung mehrere Größenordnungen niedriger als der in der in der Ebene liegenden Richtung 30,31. Dieses Merkmal erhöht die Schwierigkeit der Herstellung ohmscher Kontakte und zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit. Daher wird in dieser Studie FIB Abscheidung wurde für die Untersuchung der elektrischen Eigenschaften der Schicht Halbleiternanostrukturen eingesetzt.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>HRTEM&#38;SEAD</td>
			<td>FEI (http://www.fei.com/products/tem/tecnai-g2/?ind=MS)</td>
			<td>Tecnai&#8482; G2 F-20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SEM&#38;EDS</td>
			<td>HITACHI (http://www.hitachi-hitec.com/global/em/sem/sem_index.html)</td>
			<td>S-3000H</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FIB</td>
			<td>FEI (http://www.fei.com/products/dualbeam/versa-3d/)</td>
			<td>Quanta 3D FEG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AFM</td>
			<td>BRUKER (http://www.bruker.com/products/surface-analysis/atomic-force-microscopy/dimension-icon/overview.html)</td>
			<td>Dimension Icon</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>XRD</td>
			<td>Bruker (https://www.bruker.com/products/x-ray-diffraction-and-elemental-analysis/x-ray-diffraction/d2-phaser/learn-more.html)</td>
			<td>D2 PHASER X-ray Diffractometer</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Raman</td>
			<td>Renishaw (http://www.renishaw.com/en/renishaw-enhancing-efficiency-in-manufacturing-and-healthcare--1030)</td>
			<td>inVia Raman microscope system</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Keithley-4200</td>
			<td>keithley (http://www.keithley.com.tw/products/dcac/currentvoltage/4200scs)</td>
			<td>4200scs</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ultralow current leakage cryogenic probe station</td>
			<td>Lakeshore Cryotronics (http://www.lakeshore.com/)</td>
			<td>TTP4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>copper foil tape</td>
			<td>3M (http://solutions.3m.com/wps/portal/3M/en_US/Electronics_NA/Electronics/Products/Product_Catalog/~/3M-Copper-Foil-Shielding-Tape-1182?N=4294300025+5153906&#38;&#38;Nr=AND%28hrcy_id%3A8CQ27CX0WMgs_F2LMWMM6M6_N2RL3FHWVK_GPD0K8BC31gv%29&#38;rt=d)</td>
			<td>1182</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ag paste</td>
			<td>Well-Being (http://www.gredmann.com/about.htm)</td>
			<td>MS-5000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cu wire</td>
			<td>Guv Team (http://www.guvteam.com)</td>
			<td>ICUD0D01N</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>dicing tape</td>
			<td>Nexteck (http://www.nexteck-corp.com/tw/product-tape.html)</td>
			<td>contact vender</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>mica</td>
			<td>Centenary Electronic (http://100y.diytrade.com/sdp/307600/4/pl-1175840/0.html)</td>
			<td>T0-200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>enamel wire</td>
			<td>Light-Tech Electronics (http://www.ltc.com.tw/product_info.php/products_id/57631)</td>
			<td>S.W.G #38</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

ohmic contact fabrication using a focused-ion beam technique and electrical characterization for layer semiconductor nanostructures

Schicht Halbleiter mit leicht verarbeitet zweidimensionale (2D) Strukturen aufweisen indirekten zu direkten Bandlückenübergänge und überlegene Transistorleistung, die eine neue Richtung für die Entwicklung der nächsten Generation von ultradünnen und flexiblen photonischen und elektronischen Geräten vor. Verbesserte Lumineszenzquantenausbeute wurde weit verbreitet in diesen atomar dünnen 2D-Kristallen beobachtet. Allerdings sind Dimension Wirkungen über Quanten-Confinement-Dicken oder sogar auf der Mikrometerskala nicht erwartet und wurden selten beobachtet. In dieser Studie Molybdändiselenid (MoSe 2 Schicht) Kristalle mit einer Dicke im Bereich von 6-2,700 nm als Zwei- oder Vier-Anschluß-Vorrichtungen hergestellt wurden. Ohmsche Kontaktbildung wurde erfolgreich durch den fokussierten Ionenstrahl (FIB) Abscheidungsverfahren unter Verwendung von Platin (Pt) als Kontaktmetall erreicht. Schicht-Kristalle mit verschiedenen Dicken wurden durch einfache mechanische Peeling mit Hilfe Vereinzelungsfolie hergestellt. Strom-Spannungskurve Messung!ts wurden durchgeführt, um die Leitfähigkeit der Schicht-Nanokristalle zu bestimmen. Darüber hinaus hochauflösende Transmissionselektronenmikroskopie, ausgewählt Bereichselektronenbeugung und Energiedispersive Röntgenspektroskopie wurden verwendet, um die Schnittstelle des Metall-Halbleiter-Kontakt der FIB fertigter MoSe 2 Geräte charakterisieren. Nach dem Aufbringen der Ansätze wurde die wesentliche Dicke abhängigen elektrischen Leitfähigkeit in einem breiten Dickenbereich für die MoSe 2 -Schicht Halbleiter beobachtet. Die Leitfähigkeit um mehr als zwei Größenordnungen von 4,6 erhöht, um 1.500 Ω - 1 cm - 1, mit einer Abnahme in der Dicke von 2,700 bis 6 nm. Darüber hinaus zeigte die temperaturabhängige Leitfähigkeit, dass die dünnen MoSe 2 Multischichten zeigten deutlich schwach halbleitendes Verhalten mit Aktivierungsenergien von 3,5 bis 8,5 meV, was beträchtlich kleiner als jene (36-38 meV) des Schütt sind. Probable oberflächen dominant Transporteigenschaften und die Anwesenheit einer hohen Oberflächenelektronenkonzentration in MoSe 2 vorgeschlagen. Ähnliche Ergebnisse können für andere Schicht Halbleitermaterialien, wie MoS 2 und WS 2, erhalten werden.

Die ermittelten Werte der elektrischen Leitfähigkeit (G) und der Leitfähigkeit (σ) der Schicht von Nanomaterialien mit unterschiedlichen Dicken sind stark abhängig von der Qualität der elektrischen Kontakte. Die ohmschen Kontakte des FIB-Abscheidungsfertigter Zweipol-MoSe 2 Geräte werden durch Messen der Strom-Spannung (I - V), dadurch gekennzeichnet Kurve. Die Raumtemperatur I - V-Kennlinien für die beiden terminalen MoSe 2-Nanovorrichtungen mit ...

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Ohmic Contact Fabrication Using a Focused-ion Beam Technique and Electrical Characterization for Layer Semiconductor Nanostructures

We describe the approaches for the device fabrication and electrical characterization of molybdenum diselenide (MoSe2) layer semiconductor nanostructures with different thicknesses. In addition, the fabrication of ohmic contacts for MoSe2-layer nanocrystals by the focused-ion beam deposition method using platinum (Pt) as a contact metal is described.

Ohmsche Kontakt Fabrication unter Verwendung eines fokussierten Ionenstrahl-Technik und Elektrische Charakterisierung für Layer-Halbleiter-Nanostrukturen

Layer semiconductors with easily processed two-dimensional (2D) structures exhibit indirect-to-direct bandgap transitions and superior transistor ...

ohmic-contact-fabrication-using-focused-ion-beam-technique-electrical

Research

JoVE Journal

Engineering

12.2K Aufrufe.  National Taiwan University of Science and Technology. We describe the approaches for the device fabrication and electrical characterization of molybdenum diselenide (MoSe2) layer semiconductor nanostructures with different thicknesses. In addition, the fabrication of ohmic contacts for MoSe2-layer nanocrystals by the focused-ion beam deposition method using platinum (Pt) as a contact metal is described. 

Serie: Ohmic Contact Fabrication Using a Focused-ion Beam Technique and Electrical Characterization for Layer Semiconductor Nanostructures

Design, Fabrication, and Experimental Characterization of Plasmonic Photoconductive Terahertz Emitters

In this video article we present a detailed demonstration of a highly efficient method for generating terahertz waves. Our technique is based on photoconduction, which has been one of the most commonly used techniques for terahertz generation 1-8. Terahertz generation in a photoconductive emitter is achieved by pumping an ultrafast photoconductor with a pulsed or heterodyned laser illumination. The induced photocurrent, which follows the envelope of the pump laser, is routed to a terahertz radiating antenna connected to the photoconductor contact electrodes to generate terahertz radiation. Although the quantum efficiency of a photoconductive emitter can theoretically reach 100%, the relatively long transport path lengths of photo-generated carriers to the contact electrodes of conventional photoconductors have severely limited their quantum efficiency. Additionally, the carrier screening effect and thermal breakdown strictly limit the maximum output power of conventional photoconductive terahertz sources. To address the quantum efficiency limitations of conventional photoconductive terahertz emitters, we have developed a new photoconductive emitter concept which incorporates a plasmonic contact electrode configuration to offer high quantum-efficiency and ultrafast operation simultaneously. By using nano-scale plasmonic contact electrodes, we significantly reduce the average photo-generated carrier transport path to photoconductor contact electrodes compared to conventional photoconductors 9. Our method also allows increasing photoconductor active area without a considerable increase in the capacitive loading to the antenna, boosting the maximum terahertz radiation power by preventing the carrier screening effect and thermal breakdown at high optical pump powers. By incorporating plasmonic contact electrodes, we demonstrate enhancing the optical-to-terahertz power conversion efficiency of a conventional photoconductive terahertz emitter by a factor of 50 10.

We describe methods for the design, fabrication, and experimental characterization of plasmonic photoconductive emitters, which offer two orders of magnitude higher terahertz power levels compared to conventional photoconductive emitters.

Konstruktion, Fertigung und experimentelle Charakterisierung Plasmonic Photoconductive Terahertz-Emitter

In this video article we present a detailed demonstration of a highly efficient method for generating terahertz waves. Our technique is based on ...

Forschung

Ingenieurwesen

Fabrication and Characterization of Disordered Polymer Optical Fibers for Transverse Anderson Localization of Light

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. The developed polymer optical fiber is composed of 80,000 strands of poly (methyl methacrylate) (PMMA) and polystyrene (PS) that are randomly mixed and drawn into a square cross section optical fiber with a side width of 250 &mu;m. Initially, each strand is 200 &mu;m in diameter and 8-inches long. During the mixing process of the original fiber strands, the fibers cross over each other; however, a large draw ratio guarantees that the refractive index profile is invariant along the length of the fiber for several tens of centimeters. The large refractive index difference of 0.1 between the disordered sites results in a small localized beam radius that is comparable to the beam radius of conventional optical fibers. The input light is launched from a standard single mode optical fiber using the butt-coupling method and the near-field output beam from the disordered fiber is imaged using a 40X objective and a CCD camera. The output beam diameter agrees well with the expected results from the numerical simulations. The disordered optical fiber presented in this work is the first device-level implementation of 2D Anderson localization, and can potentially be used for image transport and short-haul optical communication systems.

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. This microstructured fiber can transport a small localized beam with a radius that is comparable to the beam radius of conventional optical fibers.

Herstellung und Charakterisierung von Disordered Optische Polymerfasern für Quer Anderson Localization of Light

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. The developed ...

Writing and Low-Temperature Characterization of Oxide Nanostructures

Oxide nanoelectronics is a rapidly growing field which seeks to develop novel materials with multifunctional behavior at nanoscale dimensions. Oxide interfaces exhibit a wide range of properties that can be controlled include conduction, piezoelectric behavior, ferromagnetism, superconductivity and nonlinear optical properties. Recently, methods for controlling these properties at extreme nanoscale dimensions have been discovered and developed. Here are described explicit step-by-step procedures for creating LaAlO3/SrTiO3 nanostructures using a reversible conductive atomic force microscopy technique. The processing steps for creating electrical contacts to the LaAlO3/SrTiO3 interface are first described. Conductive nanostructures are created by applying voltages to a conductive atomic force microscope tip and locally switching the LaAlO3/SrTiO3 interface to a conductive state. A versatile nanolithography toolkit has been developed expressly for the purpose of controlling the atomic force microscope (AFM) tip path and voltage. Then, these nanostructures are placed in a cryostat and transport measurements are performed. The procedures described here should be useful to others wishing to conduct research in oxide nanoelectronics.

Oxide nanostructures provide new opportunities for science and technology. The interfacial conductivity between LaAlO3 and SrTiO3 can be controlled with near-atomic precision using a conductive atomic force microscopy technique. The protocol for creating and measuring conductive nanostructures at LaAlO3/SrTiO3 interfaces is demonstrated.

Schreiben und Niedertemperatur-Charakterisierung von Nanostrukturen

Oxide nanoelectronics is a rapidly growing field which seeks to develop novel materials with multifunctional behavior at nanoscale dimensions.  Oxide ...

Patterning via Optical Saturable Transitions - Fabrication and Characterization

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical Saturable Transitions (POST). In this technique the chemical properties of organic photochromic molecules that undergo single-photon reactions are exploited, enabling rapid top-down nanopatterning over large areas at low light intensities, thereby, allowing for the circumvention of the far-field diffraction barrier.4 Simple, cost-effective, high throughput and resolution alternatives to nanopatterning are being explored, such as, two-photon polymerization5,6, beam pen lithography (BPL)7, scanning electron beam lithography (SEBL), and focused ion beam (FIB) patterning. However, multi-photon approaches require high light intensities, which limit their potential for high throughput and offer low image contrast. Although, electron and ion beam lithographic processes offer increased resolution, the serial nature of the process is limited to slow writing speeds, which also prevents patterning of features over large areas. Beam-pen lithography is an approach towards parallel near-field optical lithography. However, the gap between the source of the beam and the surface of the photoresist needs to be controlled extremely precisely for good pattern uniformity and this is very challenging to accomplish for large arrays of beams. Patterning via Optical Saturable Transitions (POST) is an alternative optical nanopatterning technique for patterning sub-wavelength features1-3. Since this technique uses single photons instead of electrons, it is extremely fast and does not require high light intensities1-3, opening the door to massive parallelization.

We report that the diffraction limit of conventional optical lithography can be overcome by exploiting the transitions of organic photochromic derivatives induced by their photoisomerization at low light intensities.1-3 This paper outlines our fabrication technique and two locking mechanisms, namely: dissolution of one photoisomer and electrochemical oxidation.

Strukturierung via Optical Saturable Transitions - Herstellung und Charakterisierung

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical ...

Fabrication and Operation of a Nano-Optical Conveyor Belt

The technique of using focused laser beams to trap and exert forces on small particles has enabled many pivotal discoveries in the nanoscale biological and physical sciences over the past few decades. The progress made in this field invites further study of even smaller systems and at a larger scale, with tools that could be distributed more easily and made more widely available. Unfortunately, the fundamental laws of diffraction limit the minimum size of the focal spot of a laser beam, which makes particles smaller than a half-wavelength in diameter hard to trap and generally prevents an operator from discriminating between particles which are closer together than one half-wavelength. This precludes the optical manipulation of many closely-spaced nanoparticles and&#160;limits the&#160;resolution of optical-mechanical systems. Furthermore, manipulation using focused beams requires beam-forming or steering optics, which can be very bulky and expensive. To address these limitations in the system scalability of conventional optical trapping our lab has devised an alternative technique which utilizes near-field optics to move particles across a chip. Instead of focusing laser beams in the far-field, the optical near field of plasmonic resonators produces the necessary local optical intensity enhancement to overcome the restrictions of diffraction and manipulate particles at higher resolution. Closely-spaced resonators produce strong optical traps which can be addressed to mediate the hand-off of particles from one to the next in a conveyor-belt-like fashion. Here, we describe how to design and produce a conveyor belt using a gold surface patterned with plasmonic C-shaped resonators and how to operate it with polarized laser light to achieve super-resolution nanoparticle manipulation and transport. The nano-optical conveyor belt chip can be produced using lithography techniques and easily packaged and distributed.

The scalability and resolution of conventional optical manipulation techniques are limited by diffraction. We circumvent the diffraction limit and describe a method of optically transporting nanoparticles across a chip using a gold surface patterned with a path of closely spaced C-shaped plasmonic resonators.

Herstellung und Betrieb eines Nano-Optical Fließband

The technique of using focused laser beams to trap and exert forces on small particles has enabled many pivotal discoveries in the nanoscale biological ...

Silicon Metal-oxide-semiconductor Quantum Dots for Single-electron Pumping

As mass-produced silicon transistors have reached the nano-scale, their behavior and performances are increasingly affected, and often deteriorated, by quantum mechanical effects such as tunneling through single dopants, scattering via interface defects, and discrete trap charge states. However, progress in silicon technology has shown that these phenomena can be harnessed and exploited for a new class of quantum-based electronics. Among others, multi-layer-gated silicon metal-oxide-semiconductor (MOS) technology can be used to control single charge or spin confined in electrostatically-defined quantum dots (QD). These QD-based devices are an excellent platform for quantum computing applications and, recently, it has been demonstrated that they can also be used as single-electron pumps, which are accurate sources of quantized current for metrological purposes. Here, we discuss in detail the fabrication protocol for silicon MOS QDs which is relevant to both quantum computing and quantum metrology applications. Moreover, we describe characterization methods to test the integrity of the devices after fabrication. Finally, we give a brief description of the measurement set-up used for charge pumping experiments and show representative results of electric current quantization.

The fabrication process and experimental characterization techniques relevant to single-electron pumps based on silicon metal-oxide-semiconductor quantum dots are discussed.

Silicium-Metall-Oxid-Halbleiter-Quantenpunkte für Einzelelektronen Pumping

As mass-produced silicon transistors have reached the nano-scale, their behavior and performances are increasingly affected, and often deteriorated, by ...

Comprehensive Characterization of Extended Defects in Semiconductor Materials by a Scanning Electron Microscope

Extended defects such as dislocations and grain boundaries have a strong influence on the performance of microelectronic devices and on other applications of semiconductor materials. However, it is still under debate how the defect structure determines the band structure, and therefore, the recombination behavior of electron-hole pairs responsible for the optical and electrical properties of the extended defects. The present paper is a survey of procedures for the spatially resolved investigation of structural and of physical properties of extended defects in semiconductor materials with a scanning electron microscope (SEM). Representative examples are given for crystalline silicon. The luminescence behavior of extended defects can be investigated by cathodoluminescence (CL) measurements. They are particularly valuable because spectrally and spatially resolved information can be obtained simultaneously. For silicon, with an indirect electronic band structure, CL measurements should be carried out at low temperatures down to 5 K due to the low fraction of radiative recombination processes in comparison to non-radiative transitions at room temperature. For the study of the electrical properties of extended defects, the electron beam induced current (EBIC) technique can be applied. The EBIC image reflects the local distribution of defects due to the increased charge-carrier recombination in their vicinity. The procedure for EBIC investigations is described for measurements at room temperature and at low temperatures. Internal strain fields arising from extended defects can be determined quantitatively by cross-correlation electron backscatter diffraction (ccEBSD). This method is challenging because of the necessary preparation of the sample surface and because of the quality of the diffraction patterns which are recorded during the mapping of the sample. The spatial resolution of the three experimental techniques is compared.

The optical, electrical, and structural properties of dislocations and of grain boundaries in semiconductor materials can be determined by experiments performed in a scanning electron microscope. Electron microscopy has been used to investigate cathodoluminescence, electron beam induced current, and diffraction of backscattered electrons.

Umfassende Charakterisierung von ausgedehnten Defekten in Halbleitermaterialien durch ein Rasterelektronenmikroskop

Extended defects such as dislocations and grain boundaries have a strong influence on the performance of microelectronic devices and on other applications ...

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

Solid-state electrolytes are a promising replacement for current organic liquid electrolytes, enabling higher energy densities and improved safety of lithium-ion (Li-ion) batteries. However, a number of setbacks prevent their integration into commercial devices. The main limiting factor is due to nanoscale phenomena occurring at the electrode/electrolyte interfaces, ultimately leading to degradation of battery operation. These key problems are highly challenging to observe and characterize as these batteries contain multiple buried interfaces. One approach for direct observation of interfacial phenomena in thin film batteries is through the fabrication of electrochemically active nanobatteries by a focused ion beam (FIB). As such, a reliable technique to fabricate nanobatteries was developed and demonstrated in recent work. Herein, a detailed protocol with a step-by-step process is presented to enable the reproduction of this nanobattery fabrication process. In particular, this technique was applied to a thin film battery consisting of LiCoO2/LiPON/a-Si, and has further been previously demonstrated by in situ cycling within a transmission electron microscope.

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

A protocol for the fabrication of electrochemically active LiPON-based solid-state lithium-ion nanobatteries using a focused ion beam is presented.

Fokussierte Ion Beam Herstellung von LiPON-basierten Solid-State-Lithium-Ionen-Nanobatteries zu Testzwecken In Situ

Solid-state electrolytes are a promising replacement for current organic liquid electrolytes, enabling higher energy densities and improved safety of ...

Atmospheric Pressure Fabrication of Large-Sized Single-Layer Rectangular SnSe Flakes

Tin selenide (SnSe) belongs to the family of layered metal chalcogenide materials with a buckled structure like phosphorene, and has shown potential for applications in two-dimensional nanoelectronics devices. Although many methods to synthesize SnSe nanocrystals have been developed, a simple way to fabricate large-sized single-layer SnSe flakes remains a great challenge. Herein, we show the experimental method to directly grow large-sized single-layer rectangular SnSe flakes on commonly used SiO2/Si insulating substrates using a straightforward two-step fabrication method in an atmospheric pressure quartz tube furnace system. The single-layer rectangular SnSe flakes with an average thickness of ~6.8 &#197; and lateral dimensions of about 30 &#181;m &#215; 50 &#181;m were fabricated by a combination of vapor transport deposition technique and nitrogen etching route. We characterized the morphology, microstructure, and electrical properties of the rectangular SnSe flakes and obtained excellent crystallinity and good electronic properties. This article about the two-step fabrication method can help researchers grow other similar two-dimensional, large-sized, single-layer materials using an atmospheric pressure system.

A protocol is presented demonstrating a two-step fabrication technique to grow large-sized single-layer rectangular shaped SnSe flakes on low-cost SiO2/Si dielectrics wafers in an atmospheric pressure quartz tube furnace system.

Atmosphärendruck-Herstellung von großformatigen Einzellagen-rechteckige SnSe Flocken

Tin selenide (SnSe) belongs to the family of layered metal chalcogenide materials with a buckled structure like phosphorene, and has shown potential for ...

Fabrication of Magnetic Nanostructures on Silicon Nitride Membranes for Magnetic Vortex Studies Using Transmission Microscopy Techniques

Electron and x-ray magnetic microscopies allow for high-resolution magnetic imaging down to tens of nanometers. However, the samples need to be prepared on transparent membranes which are very fragile and difficult to manipulate. We present processes for the fabrication of samples with magnetic micro- and nanostructures with spin configurations forming magnetic vortices suitable for Lorentz transmission electron microscopy and magnetic transmission x-ray microscopy studies. The samples are prepared on silicon nitride membranes and the fabrication consists of a spin coating, UV and electron-beam lithography, the chemical development of the resist, and the evaporation of the magnetic material followed by a lift-off process forming the final magnetic structures. The samples for the Lorentz transmission electron microscopy consist of magnetic nanodiscs prepared in a single lithography step. The samples for the magnetic x-ray transmission microscopy are used for time-resolved magnetization dynamic experiments, and magnetic nanodiscs are placed on a waveguide which is used for the generation of repeatable magnetic field pulses by passing an electric current through the waveguide. The waveguide is created in an extra lithography step.

A protocol for the fabrication of magnetic micro- and nanostructures with spin configurations forming magnetic vortices suitable for transmission electron microscopy (TEM) and magnetic transmission x-ray microscopy (MTXM) studies is presented.

Herstellung von magnetische Nanostrukturen auf Silizium-Nitrid Membranen für magnetische Wirbel Studien mit Übertragungstechniken Mikroskopie

Electron and x-ray magnetic microscopies allow for high-resolution magnetic imaging down to tens of nanometers. However, the samples need to be prepared ...