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. caractérisation structurale des MoSe 2 Cristaux de calque (voir l&#39;étape 1 de la figure 1) <ol><li> Procédure de mesure XRD <ol><li> Monter une couche de cristal MoSe 2 (avec la gamme de taille de 5 x 5 x 0,1 à 10 x 10 x 0,5 mm 3) ou la poudre de cristal (qui a été mélangé avec de la poudre de quartz et de liant et a été étalé sur la lame de verre) sur le support. </li><li> Appuyez sur le support par une lame de verre pour assurer couche de cristal surface parallèle à la surface du support. </li><li> Chargez le porte-échantillon dans le diffractomètre. </li><li> Fermez les portes de diffractomètre. </li><li> Calibrer ligne de faisceau en conséquence pour les instructions du fabricant. </li><li> Paramètres de mesure d&#39;entrée comme la 2 plage de balayage (10-80 °), l&#39;incrément (0,004 °), et le temps de séjour (0,1 sec). </li><li> Démarrez le programme DIFFRAC.Measurement Centre sur l&#39;ordinateur relié à l&#39;diffractomètre puis enregistrer les données et le nom fichier de données selon le proto du fabricantcol. </li><li> Analyser le profil XRD en identifiant les positions des pics de diffraction en utilisant le logiciel, puis de comparer avec les données standard à partir de la base de données de carte JCPDS pour confirmer la seule qualité des MoSe 2 cristaux de couche 32,33 hors du plan d&#39;orientation et monocristallin . </li></ol></li><li> Micro-Raman procédure de mesure <ol><li> Effectuez le calibrage de l&#39;équipement Raman utilisant une plaquette de silicium que l&#39;échantillon standard. La mesure de la tranche de silicium est le même que le mode opératoire décrit ci-dessous pour l&#39;intéressé MoSe 2 couche de cristal. </li><li> Monter une couche de cristal MoSe 2 sur la lame de verre. </li><li> Chargez la lame de verre sur le support du microscope optique et de se concentrer à la surface de l&#39;échantillon avec une source de lumière blanche. </li><li> Mettez la source de lumière à partir d&#39;une lumière blanche à un faisceau laser (de longueur d&#39;onde à 514 nm). </li><li> Paramètres de mesure d&#39;entrée tels que le nombre d&#39;onde plage de balayage (150-500 cm -1), l&#39;INTEGRation de temps (10 secondes), et le nombre de fois de balayage (10-30 fois). </li><li> Démarrez le programme sur la page jointe au spectromètre Raman ordinateur, puis enregistrer les données et le nom de fichier de données selon le protocole du fabricant. </li><li> Analyser le spectre Raman en identifiant leurs largeurs des pics et des positions à l&#39;aide du logiciel, puis de comparer avec les données normalisées, de références pour confirmer le type de structure cristalline et la qualité des MoSe 2 cristaux de couche 34,35. </li></ol></li></ol> 2. Fabrication de MoSe 2 couches périphériques Nanocrystal <ol><li> Exfoliation mécanique de cristaux de couche <ol><li> Pinces propres avec de l&#39;acétone et de l&#39;alcool. </li><li> Choisissez les MoSe 2 cristaux de couche (4 à 8 pièces) avec une surface brillante (ie comme un miroir face de cristal) et une taille plus grande surface de 0,5 x 0,5 mm 2 avec la pince à épiler et de les mettre sur le ruban de découpage avec une taille de la zone de 20 x 60 mm 2.</li><li> Pliez la bande en deux pour exfolier la couche de cristaux et de répéter l&#39;action environ vingt fois. Habituellement cristaux de couche peuvent être dépouillés dans de nombreux cristaux de taille micrométrique en largeur (voir l&#39;étape 2 de la figure 1). </li><li> Chargez la bande de découpage avec la poudre couche de nanocristaux dans la chambre SEM de respecter les tailles et morphologies de ces dépouillé MoSe 2 couche de microcristaux. Si les distributions largeur de la couche nanocristal sont à 1-20 pm, la poudre de nanocristal peut répondre aux critères de la fabrication de l&#39;appareil. </li></ol></li><li> Dispersion des nanocristaux de calque sur le modèle de l&#39;appareil <ol><li> Placez la bande de découpage avec la poudre couche de nanocristaux à l&#39;envers sur le modèle de l&#39;appareil. Le modèle est SiO 2 (300 nm) de silicium revêtu de substrat avec seize pré-Ti à motifs (30 nm) / Au (90 nm) des électrodes sur la surface de SiO 2 (voir l&#39;étape 4 de la figure 1). La taille de la zone de la matrice est de 5 x 5 mm <sup&gt; 2. </li><li> Appuyez sur le ruban de découpage légèrement pour faire des nanocristaux (environ 10 à 100 pièces) tomber sur le modèle. </li><li> Vérifier la densité en nombre et de l&#39;état de dispersion du nanocristal sur le gabarit par microscope optique ou parfois par SEM si les nanocristaux peuvent être dispersées pas observées par microscope optique. Habituellement 2 à 5 pièces de nanocristaux (taille de la zone de plus de 2 x 2 pm 2) dispersés sur la place du centre (d&#39;une superficie de 80 x 80 um 2) du modèle sans se chevaucher les uns aux autres sont la meilleure condition pour la prochaine traitement de FIB . </li></ol></li><li> Fabrication des électrodes par FIB <ol><li> Mont modèles sur le support de FIB utilisant mener bande de feuille de cuivre. Typiquement, la zone de bande de 3 x 2,4 cm 2 est requise pour effectuer le montage des modèles 6-8. </li><li> Chargez le support dans la chambre de FIB. </li><li> Évacuer la chambre pour le degré de vide jusqu&#39;à 10 mbar -5 en cliquant sur ​​le bouton&quot;Pompe&quot;. </li><li> Régler le courant de faisceau d&#39;électrons (41 pA) et la tension d&#39;accélération (10 kV) pour le mode SEM. </li><li> Régler le courant de faisceau d&#39;ions (0,1 nA) et la tension d&#39;accélération (30 kV) pour le mode de FIB. </li><li> Réchauffer le système de faisceau d&#39;ions et d&#39;injection-système de gaz (GIS) en cliquant sur le bouton &quot;faisceau sur&quot; et le bouton &quot;Cold&quot; dans le bloc &quot;d&#39;injection de gaz&quot;, respectivement. </li><li> Allumez le faisceau d&#39;électrons en cliquant sur le bouton «Beam» et concentrer l&#39;image à faible grossissement de 100X. </li><li> Réglez la distance de travail z-axiale (DEO) à 10 mm pour le mode SEM. </li><li> Définir l&#39;agrandissement au 5000 x et de se concentrer. </li><li> Réglez l&#39;angle d&#39;inclinaison du support à 52 degrés en cliquant sur le bouton &quot;Navigation&quot; et entrée l&#39;angle d&#39;inclinaison &quot;52&quot;. </li><li> Sélectionnez une couche nanocristal MoSe 2 avec une certaine épaisseur (allant de 5 à 3000 nm) et une rectangulaire et carrée pour la fabrica de l&#39;électrodetion. </li><li> Prenez les images MEB à différents grossissements (de 1,000X 10.000 fois) de la matière vierge ciblée avant fabrication de l&#39;électrode en cliquant sur le bouton &quot;Snapshot&quot;. </li><li> Passez en mode FIB et de prendre une image de FIB par le mode instantané de réduire le temps d&#39;exposition du matériel ciblé sous bombardement faisceau d&#39;ions. </li><li> Définir la zone de dépôt de l&#39;électrode, sélectionnez le mode &quot;de dépôt Pt&quot;, et l&#39;entrée de l&#39;épaisseur (0,2-1,0 um) la valeur de l&#39;électrode Pt déposé. </li><li> Introduisez le tube capillaire du SIG dans la chambre en cliquant sur la case «dep Pt&quot; dans le bloc &quot;d&#39;injection de gaz&quot;. </li><li> Prenez une image en mode photo à nouveau et modifier la position des électrodes si le modèle défini à l&#39;origine décale légèrement. </li><li> Allumez le dépôt de la FIB en cliquant sur le bouton &quot;Démarrer Modélisation&quot;. </li><li> Après le dépôt, attirer l&#39;capillaire de SIG retour par décliquetage la case &quot;Pt dep &quot;dans le&quot; &quot;bloc d&#39;injection de gaz. </li><li> Passez en mode SEM et vérifier le résultat des électrodes Pt déposé sur la couche nanocristal. </li><li> Prenez les images MEB à différents grossissements des appareils remplis avec deux ou quatre électrodes (voir l&#39;étape 3 de la figure 1). </li><li> Réglez l&#39;angle d&#39;inclinaison de la déclaration de titulaire à 0 degrés en cliquant sur le bouton &quot;Navigation&quot; et entrée l&#39;angle d&#39;inclinaison &quot;0&quot;. </li><li> Prenez les images haut-vu MEB à différents grossissements pour les estimations de la largeur de la matière et de l&#39;électrode inter-distance en cliquant sur le bouton &quot;Snapshot&quot;. </li><li> Éteignez les systèmes de faisceau par faisceau d&#39;électrons et d&#39;ions et refroidir système SIG en cliquant sur le bouton &quot;faisceau Off» et le bouton «Warm» dans le bloc &quot;d&#39;injection de gaz&quot;, respectivement. </li><li> Purger la chambre en introduisant de l&#39;azote gazeux en cliquant sur les boutons &quot;vent&quot; et ensuite prendre la portehors de la chambre. Il prend généralement 5 à 10 min pour terminer le processus d&#39;évacuation. </li><li> Fermez la porte de la chambre et d&#39;évacuer la chambre. </li></ol></li></ol> 3. Caractérisation de la couche 2 MoSe Devices Nanocrystal <ol><li> Mesure épaisseur des nanocristaux de Couche par AFM <ol><li> Installez le cantilever AFM au titulaire de la sonde. </li><li> Tournez sur le programme AFM et sélectionner le mode &quot;ScanAsyst&quot;. </li><li> Chargez le support de sonde et le connecter avec la tête de diode laser de la station AFM. </li><li> Effectuer le calibrage à aligner la position du faisceau laser incident et le cantilever selon le protocole du fabricant. </li><li> Monter l&#39;échantillon (la puce de modèle avec des dispositifs couche nanocristaux FIB-fabriqué) sur le support de l&#39;échantillon par du ruban métallique Cu. </li><li> Charger le support d&#39;échantillon à la station de AFM. </li><li> Déplacer le support d&#39;échantillon à la position à peu près en dessous du faisceau laser ou AFM cantilever. </li><li> Plus bas AFM porte à faux à la position de mise au point en focalisant l&#39;image au microscope optique de la couche nanocristal. </li><li> Entrée paramètres de numérisation tels que la zone de numérisation (6 x 6-30 x 30 um 2), la fréquence (0,5-1,5 Hz), et la résolution (256-512 lignes). </li><li> Lancez le programme et enregistrer des données selon le protocole du fabricant. </li><li> Soulever le cantilever AFM et de prendre le porte-échantillon sur. </li><li> Chargez le second échantillon et répéter la procédure de mesure décrite ci-dessus si besoin. </li><li> Estimer l&#39;épaisseur de la couche de nanocristaux en analysant l&#39;AFM l&#39;image et la hauteur profil en utilisant le logiciel &quot;Analyse NanoScope&quot;. Sélectionnez un profil de hauteur latérale de l&#39;image AFM et déterminer la valeur moyenne de l&#39;épaisseur de la zone aplatie du profil. (Voir la figure 2d et 2e) </li></ol></li><li> Current fonction de la tension (IV) mesure des nanocristaux de couche <ol><li> le Montl&#39;échantillon (la puce de modèle avec des dispositifs couche nanocristaux FIB-fabriqué) sur le substrat de mica par ruban métallique Cu. </li><li> Lier les fils émaillés ou fils de cuivre sur les électrodes de la puce par la pâte Ag. (Voir l&#39;étape 4 de la figure 1). </li><li> Chargez l&#39;échantillon complété dans la chambre de la station de la sonde et le fixer sur le support de l&#39;échantillon par du ruban métallique Cu. La station de la sonde cryogénique a été situé dans l&#39;environnement sombre. (Voir l&#39;étape 5 de la figure 1). </li><li> Souder les fils électriques de l&#39;échantillon et les électrodes métalliques de la sonde, un par un. </li><li> Boucher le haut de la chambre et d&#39;évacuer la chambre jusqu&#39;à 10 -4 mbar. Refroidir l&#39;échantillon à la 77 K par introduction d&#39;azote liquide dans le poste de sonde. Réglez la plage de température (généralement de 80 à 320 K), l&#39;intervalle et le temps de séjour pour le contrôle de la température. (Nécessaire uniquement pour la mesure dépend de la température). </li><li> Définissez la plage de balayage de tension appliquée (généralement de -1 à +1 V), la tension interval (0,01 V), et le courant maximum limité (10 ou 100 pA) en un électromètre très haute impédance multifonctionnel pour la mesure à deux bornes IV. Pour la mesure à quatre bornes, réglez la plage de balayage courant appliqué (généralement de -100 à 100 uA) et l&#39;intervalle courant (1 uA). </li><li> Lancez le programme et enregistrer les données de IV à la température ambiante ou à des températures différentes. </li><li> Ouvrez le couvercle de la chambre si nécessaire et de prendre l&#39;échantillon hors de la chambre. </li><li> Chargez le deuxième échantillon si nécessaire et répéter la procédure décrite ci-dessus. </li><li> Analyser la courbe IV en traçant le courant mesuré par rapport aux données de tension appliquées à l&#39;aide du logiciel. Monter la courbe IV en sélectionnant la fonction de montage linéaire. Vérifier la linéarité de la courbe IV et obtenir la valeur de pente (par exemple de la valeur de la conductance). (Voir l&#39;étape 6 de la figure 1). </li><li> Répétez l&#39;étape 3.2.10 pour les courbes IV mesurée à différentes températures si besoin. </li><li> Calculer la valeur de conductivité (σ) conformément à l&#39;équation σ = G (t / tw) en adoptant les paramètres obtenus par IV, SEM, et mesures AFM dont la conductance (G), épaisseur (t), la largeur (w) et longueur ( l) de la couche nanocristal. </li><li> Tracer les courbes des valeurs de conductance et de conductivité par rapport à l&#39;épaisseur de la couche de nanocristaux. </li></ol></li></ol>

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S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thickness-dependent+electrical+conductivities+and+ohmic+contacts+in+transition+metal+dichalcogenides+multilayers.">Thickness-dependent electrical conductivities and ohmic contacts in transition metal dichalcogenides multilayers.</a> Nanotechnology. 25 (41), (2014).</li><li>Huang, Y. H., Peng, C. C., Chen, R. S., Huang, Y. S., Ho, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transport+properties+in+semiconducting+NbS2+nanoflakes.">Transport properties in semiconducting NbS2 nanoflakes.</a> Appl. Phys. Lett. 105 (9), (2014).</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>Das, S., Appenzeller, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Where+does+the+current+flow+in+two-dimensional+layered+systems.">Where does the current flow in two-dimensional layered systems.</a> Nano Lett. 13 (7), 3396-3402 (2013).</li><li>Cullity, B. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Elements of X-ray Diffraction. , (1978).</li><li>Jadczak, J., 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=Composition+dependent+lattice+dynamics+in+MoSxSe(2-x)+alloys.">Composition dependent lattice dynamics in MoSxSe(2-x) alloys.</a> J. Appl. Phys. 116 (19), 193505 (2014).</li><li>Weber, W. 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.

La détermination précise de la valeur de σ et sa dépendance à la dimension dans les nanocristaux de couche est très dépendante de la qualité des contacts électriques. Le procédé de dépôt de FIB utilisé pour le dépôt d&#39;électrode métallique joué un rôle crucial pendant toute l&#39;étude. Selon électrique, les analyses de structure et la composition, la fabrication de contacts ohmiques stables et hautement reproductibles, en utilisant le procédé de dépôt par FIB, dans les dis...

Dichalcogénures de métaux de transition (TMD), tels que MoS2, MoSe 2, WS 2, et WSe 2, ont une à deux dimensions (2D) structure de la couche intéressant et propriétés semi-conductrices 1-3. Les scientifiques ont récemment découvert que la structure monocouche de MoS 2 présente une efficacité d&#39;émission de lumière sensiblement améliorée en raison de l&#39;effet de confinement quantique. La conclusion de la nouvelle matériau semi-conducteur directe bande interdite a attiré une attention considérable 4-7. En outre, la structure de la couche facilement dépouillé de DMT est une excellente plateforme pour étudier les propriétés fondamentales de matériaux 2D. Contrairement graphène métallique sans la bande interdite, DMT semi-conductrices ont des caractéristiques inhérentes et ont une largeur de bande interdite dans la plage de 2.1 eV 1,3,8. Les structures 2D des composés ternaires de TMD 9 et la possibilité de l&#39;intégration de ces composés avec graphène fournissent une opp sans précédentortunity de développer des dispositifs électroniques ultra-minces et flexibles. Contrairement graphène, les valeurs de mobilité d&#39;électrons de la température ambiante de 2D DMT sont à un niveau modéré (1-200 cm 2 V - 1 sec - 1 pour AdM 10 au 17 février; environ 50 cm 2 V - 1 sec - 1 pour MoSe 2 18 ). Les valeurs de mobilité optimales de graphène ont été signalés à être plus élevé que 10 000 cm 2 V - 1 sec -. 19 au 21 jan Néanmoins, monocouches TMD semi-conducteurs présentent une excellente performance de l&#39;appareil. Par exemple, les autoroutes de la mer 2 et MoSe 2 monocouches ou multicouches transistors à effet de champ exposition extrêmement élevés on / off rapports, jusqu&#39;à 10 6 -10 9 10,12,17,18,22. Par conséquent, il est crucial de comprendre les propriétés électriques fondamentaux de la 2D et de la CMTmatériaux en vrac IR. Toutefois, des études sur les propriétés électriques des matériaux de couche ont été partiellement entravée en raison de la difficulté de la formation d&#39;un contact ohmique sur une bonne les cristaux de la couche. Trois approches, dépôt de masque d&#39;ombre (SMD) 23, la lithographie par faisceau d&#39;électrons (EBL) 24,25, et axée sur un faisceau d&#39;ions (FIB) dépôt, 26,27 ont été utilisés pour former des contacts électriques sur les nanomatériaux. Parce SMD implique généralement l&#39;utilisation d&#39;une grille de cuivre en tant que masque, l&#39;espacement entre deux électrodes de contact est le plus souvent supérieure à 10 um. Contrairement EBL FIB et le dépôt, le dépôt de métal de réseaux d&#39;électrodes sur un substrat est effectuée sans ciblage ou la sélection de nanomatériaux d&#39;intérêt de la méthode SMD. Cette approche ne peut garantir que les motifs métalliques sont correctement déposés sur les nanomatériaux individuels comme les électrodes. Le résultat de la méthode SMD comporte un élément de hasard. Les procédés de dépôt et EBL FIB sont utilisés dans lemicroscope électronique à balayage du système (SEM); nanomatériaux peuvent être directement observées et sélectionnés pour le dépôt de l&#39;électrode. En outre, EBL peut être facilement utilisé pour fabriquer des électrodes métalliques avec une largeur de ligne et une électrode de contact d&#39;espacement plus petite que 100 nm. Cependant, le résidu résist sur la surface du nanomatériau à gauche pendant lithographie conduit inévitablement à la formation d&#39;une couche isolante entre l&#39;électrode métallique et le nanomatériau. Ainsi, EBL conduit à une résistance de contact élevée. L&#39;avantage principal de fabrication de l&#39;électrode par dépôt FIB est qu&#39;elle conduit à une résistance de contact faible. Étant donné que le dépôt de métal est effectuée par la décomposition d&#39;un précurseur organométallique à l&#39;aide d&#39;un faisceau ionique à la zone définie, le dépôt de métal et de bombardement ionique se produisent simultanément. Cela pourrait détruire l&#39;interface métal-semiconducteur et empêcher la formation de contact de Schottky. Bombardement ionique peut également éliminer les contaminants de surface tels que HydrocarBons et oxydes natifs, ce qui diminue la résistance de contact. Fabrication de contact ohmique par dépôt FIB a été démontrée pour différents nanomatériaux 27-29. En outre, l&#39;ensemble du procédé de fabrication dans l&#39;approche de déposition FIB est plus simple que celui EBL. Comme les semi-conducteurs de couches présentent généralement une conduction électrique anisotrope fortement, la conductivité dans la direction couche à couche est de plusieurs ordres de grandeur inférieure à celle dans la direction dans le plan 30,31. Cette caractéristique accroît la difficulté de fabrication de contacts ohmiques et la détermination de la conductivité électrique. Par conséquent, dans cette étude, un dépôt FIB a été utilisé pour étudier les propriétés électriques de la couche de nanostructures de semi-conducteurs.

<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

Semi-conducteurs de la couche (2D) avec des structures à deux dimensions facilement transformés présentent des transitions de bande interdite indirectes à directes et des performances supérieures à transistor, qui suggèrent une nouvelle direction pour le développement de la prochaine génération ultramince et dispositifs photoniques et électroniques flexibles. Amélioration de la luminescence rendement quantique a été largement observée dans ces cristaux 2D atomiquement minces. Cependant, les effets de la dimension au-delà des épaisseurs de confinement quantique ou même à l&#39;échelle du micromètre ne sont pas attendus et ont été rarement observée. Dans cette étude, le diséléniure de molybdène (MoSe 2) une couche de cristaux avec une plage d&#39;épaisseur de 6-2,700 nm ont été fabriqués comme deux ou quatre dispositifs terminaux. Formation d&#39;un contact ohmique avec succès a été obtenu par le procédé de dépôt-faisceau focalisé d&#39;ions (FIB) utilisant le platine (Pt) à titre de métal de contact. Cristaux de couches avec différentes épaisseurs ont été préparés par l&#39;exfoliation mécanique simple en utilisant du ruban de découpage. Courant-tension courbe DE MESUREts ont été effectuées pour déterminer la valeur de conductivité de la couche de nanocristaux. En outre, la microscopie électronique en transmission à haute résolution, la diffractométrie aux électrons région sélectionnée, et la spectroscopie aux rayons X à dispersion d&#39;énergie ont été utilisés pour caractériser l&#39;interface de contact métal-semiconducteur des dispositifs de MoSe 2 FIB-fabriqué. Après avoir appliqué les approches, la conductivité électrique substantielle épaisseur dépendant dans une large gamme d&#39;épaisseurs pour la couche-semi-conducteur MoSe 2 a été observée. La conductivité a augmenté de plus de deux ordres de grandeur de 4,6 à 1500 Ω - cm - 1 1, avec une diminution de l&#39;épaisseur de 2,700 à 6 nm. En outre, la conductivité dépend de la température indique que les MOSE minces multicouches 2 présentaient considérablement faible comportement semi-conducteur avec des énergies d&#39;activation de 3,5 à 8,5 meV, qui sont beaucoup plus petits que ceux (36 à 38 meV) de la masse. Probable des propriétés de transport de surface dominante et la présence d&#39;une concentration élevée d&#39;électrons de surface dans MoSe 2 sont proposées. Des résultats similaires peuvent être obtenus pour d&#39;autres matériaux semi-conducteurs couche tels que MoS 2 et WS 2.

Les valeurs déterminées de la conductance électrique (G) et de conductivité (σ) des nanomatériaux de couches d&#39;épaisseurs différentes sont fortement tributaires de la qualité des contacts électriques. Les contacts ohmiques de la MoSe à deux bornes déposition FIB-2-produits sont caractérisés par des dispositifs de mesure de la tension de courant (I - V) courbe. Les I température ambiante - courbes de V pour les deux terminaux MoS...

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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.

Contact ohmique fabrication utilisant une technique Focused Ion Beam-et caractérisation électrique pour la couche semi-conducteurs Nanostructures

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 vues.  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. 

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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.

Conception, fabrication et expérimentale Caractérisation des plasmoniques émetteurs térahertz Photoconductive

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

Recherche

Ingénierie

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.

Fabrication et caractérisation des polymères désordonnés fibres optiques pour Transverse localisation d&#39;Anderson de la lumière

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.

Écrit et à basse température Caractérisation des nanostructures d&#39;oxyde

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.

Patterning par Transitions Optical saturable - Fabrication et caractérisation

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.

Fabrication et fonctionnement d&#39;un Convoyeur Nano-optique

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 métal-oxyde-semiconducteur Quantum Dots pour le pompage mono-électronique

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.

Caractérisation complète des défauts étendus dans les matériaux semi-conducteurs par un microscope électronique à balayage

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.

Fabrication de faisceau ionique focalisé de Lithium-ion à l’état solide axée sur les LiPON micro-batterie pour In Situ essais

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.

Fabrication de la pression atmosphérique de grande taille simple couche rectangulaire SnSe flocons

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.

Fabrication de Nanostructures magnétiques sur les Membranes de nitrure de silicium pour les études de Vortex magnétique en utilisant des Techniques de microscopie de Transmission

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