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. אפיון מבני של Mose 2 גבישי Layer (ראה שלב 1 באיור 1) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> XRD מדידת נוהל <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הר קריסטל Mose 2 שכבה (עם טווח הגודל של 5 X 5 X 0.1-10 x 10 x 0.5 מ&quot;מ 3) או אבקת גביש (שהיה מעורב עם אבקת קוורץ וקלסר ונמרח על זכוכית השקופית) על בעל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על בעל על ידי זכוכית שקופית כדי להבטיח מקביל משטח קריסטל שכבת פני השטח בעל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את בעל המדגם לdiffractometer. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סגור את הדלתות של diffractometer. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לכייל קו קרן בהתאם להוראות יצרן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פרמטרים מדידת קלט כגון 2 טווח סריקה (° 10-80), התוספת (0.004 מעלות), ולהתעכב הזמן (0.1 שניות). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את תכנית DIFFRAC.Measurement המרכז במחשב המחובר לdiffractometer ולאחר מכן לשמור את הנתונים ואת שם קובץ נתונים לפי פרוטו של היצרןcol. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לנתח את דפוס XRD ידי זיהוי העמדות של הפסגות העקיפה באמצעות התוכנה ולאחר מכן להשוות עם נתונים סטנדרטיים מבסיס נתוני כרטיס JCPDS כדי לאשר את האיכות מחוץ למטוס התמצאות וחד-גבישים היחידה של גבישי Mose 2 שכבת 32,33 . </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מיקרו-ראמאן מדידת נוהל <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע את כיול ציוד ראמאן באמצעות פרוסות סיליקון כמדגם הסטנדרטי. המדידה של פרוסות סיליקון היא זהה להליך המתואר להלן לגביש שכבה המעוניין Mose 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הר קריסטל Mose 2 שכבה על זכוכית השקופית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את זכוכית השקופית על בעל מיקרוסקופ אופטי ולמקד את פני השטח המדגם עם מקור אור לבן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לעבור את מקור האור מאור לבן לקרן לייזר (אורך גל ב 514 ננומטר). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פרמטרים מדידת קלט כגון טווח סריקת wavenumber (150-500 -1 סנטימטר), integrזמן ני (10 שניות), ואת מספר הפעמים סריקה (10-30 פעמים). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את התכנית במחשב המחובר לספקטרומטר ראמאן ולאחר מכן לשמור את הנתונים ואת שם קובץ הנתונים על פי הפרוטוקול של היצרן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לנתח את ספקטרום ראמאן ידי זיהוי רוחב השיא והעמדות באמצעות התוכנה שלהם ולאחר מכן להשוות עם נתונים סטנדרטיים מאזכור כדי לאשר את סוג המבנה הגבישי ואיכות של גבישי Mose 2 שכבת 34,35. </li></ol></li></ol> 2. ייצור של Mose שכבת 2 התקני ננו <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קילוף מכאני של גבישי Layer <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פינצטה נקייה עם אצטון ואלכוהול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר את גבישי שכבת Mose 2 (4 עד 8 ​​יח &#39;) עם משטח מבריק (כלומר פנים גביש כמו ראי) וגודל שטח גדול יותר מ -0.5 x 0.5 מ&quot;מ 2 עם פינצטה לשים אותם בקלטת החיתוך עם גודל שטח של 20 x 60 מ&quot;מ 2.</li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקפלים את הקלטת במחצית לקלף שכבת הקריסטל וחזור על הפעולה כעשרים פעמים. בדרך כלל יכולים להיות חשוף גבישי שכבה לגבישי מיקרומטר בגודל רבים ברוחב (ראה שלב 2 באיור 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את קלטת חיתוך עם אבקת ננו השכבה לתוך תא SEM להתבונן הגדלים ומורפולוגיות של microcrystal השכבה הבאים הפשיט Mose 2. אם הפצות הרוחב של ננו השכבה נמצאות ב1-20 מיקרומטר, אבקת ננו יכולה לענות על הקריטריונים לייצור המכשיר. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פיזור של nanocrystals השכבה על תבנית ההתקן <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את קלטת חיתוך עם אבקת ננו השכבה הפוכה על תבנית המכשיר. התבנית היא SiO 2 (300 ננומטר) מצע -coated סיליקון עם שש עשרה Ti דוגמת מראש (30 ננומטר) / Au (90 ננומטר) אלקטרודות על פני השטח SiO 2 (ראה שלב 4 באיור 1). גודל השטח של התבנית הוא 5 X 5 מ&quot;מ <sup&gt; 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הקש קלטת החיתוך קל לעשות קצת nanocrystals (בערך 10 עד 100 חלקים) נופלים על התבנית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את צפיפות המספר ומצב פיזור של ננו בתבנית על ידי מיקרוסקופ אופטי או לפעמים על ידי SEM אם nanocrystals מפוזר ניתן לא נצפה על ידי מיקרוסקופ אופטי. בדרך כלל 2 עד 5 חתיכות של nanocrystals (גודל שטח גדול יותר מ 2 x 2 מיקרומטר 2) מפוזרות בכיכר המרכזית (בשטח של 80 x 80 מיקרומטר 2) לתבנית ללא חפיפה לזה הוא המצב טוב יותר לעיבוד FIB הבא . </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ייצור אלקטרודה ידי FIB <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הר תבניות על בעל FIB באמצעות קלטת רדיד נחושת ביצוע. בדרך כלל, באזור של ביצוע קלטת של 3 x 2.4 סנטימטר 2 נדרש להרכבה 6-8 תבניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את בעל לחדר FIB. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפנות את החדר במידת הוואקום עד 10 -5 mbar על ידי לחיצה על הכפתור&quot;לִשְׁאוֹב&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את נוכחית אלומת אלקטרונים (41 הרשות הפלסטינית) ומתח ההאצה (10 קילו וולט) למצב SEM. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את אלומת היונים הנוכחי (0.1 NA) ומתח ההאצה (30 קילו וולט) למצב FIB. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחמם את מערכת אלומת יונים וגז-הזרקה-מערכת (GIS) על ידי לחיצה על &quot;הקרן על&quot; כפתור והכפתור &quot;קר&quot; בבלוק &quot;הזרקת גז&quot;, בהתאמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את אלומת האלקטרונים על ידי לחיצה על הכפתור &quot;Beam ב&quot; ולמקד את התמונה בהגדלה נמוכה של 100X. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את מרחק העבודה Z-צירי (WD) בשעה 10 במ&quot;מ למצב SEM. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את ההגדלה ב5,000X ולהתמקד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את זווית ההטיה של בעל עד 52 מעלות על ידי לחיצה על הכפתור &quot;ניווט&quot; וקלט &quot;52&quot; זווית הטיה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר ננו Mose 2 שכבה בעובי מסוים (שנע בין 5 ל -3,000 ננומטר) ומלבני וצורה מרובעת לFabrica אלקטרודהtion. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח את תמונות SEM בהגדלה שונה (מ1,000X ל10,000X) של חומר טהור הממוקד לפני ייצור אלקטרודה על ידי לחיצה על הכפתור &quot;צילום&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לעבור לFIB מצב ולקחת תמונת FIB ידי מצב התמונה כדי לצמצם את זמן החשיפה של החומר הממוקד תחת הפגזת אלומת יונים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את האזור בתצהיר אלקטרודה, בחר את המצב &quot;בתצהיר Pt&quot;, וקלט העובי (.2-1.0 מיקרומטר) ערך של האלקטרודה Pt שהופקדה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להציג את הנימים של GIS לתוך התא על ידי לחיצה על התיבה &quot;DEP Pt&quot; בבלוק &quot;הזרקת גז&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח תמונה על ידי מצב התמונה שוב ולשנות את המיקום של אלקטרודות אם התבנית המוגדרת במקור משמרות מעט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את תצהיר FIB על ידי לחיצה על הכפתור &quot;התחל דפוסים&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר בתצהיר, לצייר הנימים של GIS בחזרה על ידי לבטל את לחיצת התיבה &quot;ד PtEP &quot;ב&quot; בלוק הזרקת גז&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור למצב SEM ולבדוק את התוצאה של אלקטרודות Pt שהופקדו על ננו השכבה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח את תמונות SEM בהגדלה שונה של המכשירים סיימו עם שתיים או ארבע אלקטרודות (ראה שלב 3 באיור 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את זווית ההטיה של שיבה לבעל 0 מעלות על ידי לחיצה על הכפתור &quot;ניווט&quot; וקלט זווית ההטיה &quot;0&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח את תמונות SEM-נצפה העליונים בהגדלה שונה להערכות של רוחב החומר ובין-מרחק האלקטרודה על ידי לחיצה על הכפתור &quot;צילום&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כבה את מערכות קרן קרן אלקטרונים ויונים ולהתקרר מערכת GIS על ידי לחיצה על הכפתור &quot;Beam כבוי&quot; ועל הכפתור &quot;החם&quot; בבלוק &quot;הזרקת גז&quot;, בהתאמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Vent התא על ידי החדרת גז חנקן על ידי לחיצה על הכפתורים &quot;Vent&quot; ולאחר מכן לקחת את בעלמתוך החדר. זה בדרך כלל לוקח 5 עד 10 דקות כדי לסיים את תהליך האוורור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סגור את דלת התא ולפנות את החדר. </li></ol></li></ol> 3. אפיון של Mose שכבת 2 התקני ננו <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדידת עובי השכבה nanocrystals ידי AFM <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התקן את שלוחה AFM לבעל הבדיקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל תכנית AFM ולבחור במצב &quot;ScanAsyst&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את מחזיק בדיקה ולחבר אותו עם ראש דיודת הלייזר של תחנת AFM. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבצע כיול כדי ליישר את עמדת קרן לייזר אירוע והשלוחה פי הפרוטוקול של היצרן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הר המדגם (שבב התבנית עם התקני ננו-השכבה מפוברקת FIB) על ידי בעל מדגם קלטת רדיד Cu. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את בעל מדגם לתחנת AFM. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הזז את בעל המדגם לתפקיד כ מתחת לקרן הלייזר או cantilev AFMאה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מנמיכים את שלוחה AFM למיקום המוקד על ידי התמקדות תמונת מיקרוסקופ האופטית של ננו השכבה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פרמטרים סריקת קלט כגון אזור הסריקה (6 x 6-30 x 30 מיקרומטר 2), התדירות (0.5-1.5 הרץ), והרזולוציה (256-512 קווים). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את התכנית ולשמור את הנתונים על פי הפרוטוקול של היצרן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להעלות את שלוחה AFM ולקחת את בעל המדגם החוצה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את המדגם השני ולחזור על תהליך המדידה שתואר לעיל, אם צורך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאמוד את העובי של השכבה nanocrystals על ידי ניתוח פרופיל התמונה וגובה AFM באמצעות התוכנה &quot;ניתוח NanoScope&quot;. בחר פרופיל גובה לרוחב מתמונת AFM ולקבוע את ערך העובי הממוצע באזור לפחוס של הפרופיל. (ראה איור 2 ו2E) </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדידה נוכחית לעומת מתח (IV) של nanocrystals השכבה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הַרהמדגם (שבב התבנית עם התקני ננו-השכבה מפוברקת FIB) על המצע נציץ על ידי קלטת רדיד Cu. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בונד חוט האמייל או חוטי Cu על האלקטרודות של השבב על ידי דבק Ag. (ראה שלב 4 באיור 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את המדגם הושלם בתא תחנת בדיקה ולתקן את זה על ידי בעל מדגם קלטת רדיד Cu. תחנת הבדיקה קריוגני הייתה ממוקמת בסביבה החשוכה. (ראה שלב 5 באיור 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הלחמה חוטי החשמל של המדגם ואלקטרודות המתכת של בדיקות אחת לאחת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מכסה את ראש התא ולפנות את החדר עד 10 -4 mbar. להתקרר מדגם לK 77 על ידי החדרת חנקן נוזלי לתחנת הבדיקה. הגדר את טווח הטמפרטורה (בדרך כלל 80-320 K), מרווח, ולהתעכב זמן לבקרת הטמפרטורה. (נחוץ רק למדידת טמפרטורה תלויה). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את הטווח הגורף המתח להחיל (בדרך כלל מ -1 עד 1 V), inte המתחrval (0.01 V), ונוכחי המוגבל המקסימלי (10 או 100 מיקרו-אמפר) באלקטרומטר רב תכליתי אולטרא-עכבה למדידת IV שני מסוף. למדידה ארבעה-מסוף, להגדיר את הטווח הנוכחי מיושם גורף (בדרך כלל מ-100 עד 100 מיקרו-אמפר) ומרווח הנוכחי (1 מיקרו-אמפר). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את התכנית ולשמור את הנתונים רביעי בטמפרטורת חדר או בטמפרטורות שונות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את מכסה התא במידת צורך ולקחת המדגם מתוך החדר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את המדגם השני, אם הצורך לחזור על התהליך שתואר לעיל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לנתח את עקומת IV על ידי התוויית נמדד הנוכחי לעומת נתוני מתח מיושמים באמצעות התוכנה. להתאים את עקומת IV על ידי בחירת פונקצית התאמה לינארית. בדוק את הליניאריות של עקומת IV ולקבל את ערך המדרון (ערך מוליכות כלומר). (ראה שלב 6 באיור 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלב 3.2.10 למ &#39;עקומות IVeasured בטמפרטורות שונות, אם צורך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשב את ערך מוליכות (σ) לפי המשוואה σ = G (t / TW) על ידי אימוץ הפרמטרים מתקבלים על ידי IV, SEM, ומדידות AFM כולל מוליכות, עובי (t), רוחב (W) (G) ואורך ( יב) של ננו השכבה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עלילה העקומות של ערכי מוליכות ומוליכות לעומת עובי של nanocrystals שכבה. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Wilson, J. A., Yoffe, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+transition+metal+dichalcogenides+discussion+and+interpretation+of+the+observed+optical,+electrical+and+structural+properties.">The transition metal dichalcogenides discussion and interpretation of the observed optical, electrical and structural properties.</a> Adv. Phys. 18 (73), 193-335 (1969).</li><li>Ataca, C., Sahin, H., Ciraci, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-layer+MX2+transition-metal+oxides+and+dichalcogenides+in+a+honeycomb-like+structure.">Single-layer MX2 transition-metal oxides and dichalcogenides in a honeycomb-like structure.</a> J. Phys. Chem. C. 116 (16), 8983-8999 (2012).</li><li>Wang, Q. H., Kalantar-Zadeh, K., Kis, A., Coleman, J. N., Strano, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electronics+and+optoelectronics+of+two-dimensional+transition+metal+dichalcogenides.">Electronics and optoelectronics of two-dimensional transition metal dichalcogenides.</a> Nature Nanotech. 7 (11), 699-712 (2012).</li><li>Mak, K. F., Lee, C., Hone, J., Shan, J., Heinz, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomically+thin+MoS2:+A+new+direct-gap+semiconductor.">Atomically thin MoS2: A new direct-gap semiconductor.</a> Phys. Rev. Lett. 105 (13), 136805 (2010).</li><li>Splendiani, A., 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=Emerging+photoluminescence+in+monolayer+MoS2.">Emerging photoluminescence in monolayer MoS2.</a> Nano Lett. 10 (4), 1271-1275 (2010).</li><li>Leb&#232;gue, S., Eriksson, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electronic+structure+of+two-dimensional+crystals+from+ab+initio+theory.">Electronic structure of two-dimensional crystals from ab initio theory.</a> Phys. Rev. B. 79 (11), 115409 (2009).</li><li>Kuc, A., Zibouche, N., Heine, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+quantum+confinement+on+the+electronic+structure+of+the+transition+metal+sulfide+TS2.">Influence of quantum confinement on the electronic structure of the transition metal sulfide TS2.</a> Phys. Rev. B. 83 (24), 245213 (2011).</li><li>Yoffe, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Layer+compounds.">Layer compounds.</a> Annu. Rev. Mater. Sci. 3, 147-170 (1993).</li><li>Chen, Y., 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=Tunable+band+gap+photoluminescence+from+atomically+thin+transition-metal+dichalcogenide+alloys.">Tunable band gap photoluminescence from atomically thin transition-metal dichalcogenide alloys.</a> ACS Nano. 7 (5), 4610-4616 (2013).</li><li>Radisavljevic, B., Kis, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mobility+engineering+and+a+metal-insulator+transition+in+monolayer+MoS2.">Mobility engineering and a metal-insulator transition in monolayer MoS2.</a> Nature Mater. 12 (9), 815-820 (2013).</li><li>Zhang, Y., Ye, J., Matsuhashi, Y., Iwasa, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ambipolar+MoS2+thin+flake+transistors.">Ambipolar MoS2 thin flake transistors.</a> Nano Lett. 12 (3), 1136-1140 (2012).</li><li>Liu, H., Neal, A. T., Ye, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Channel+length+scaling+of+MoS2+MOSFETs.">Channel length scaling of MoS2 MOSFETs.</a> ACS Nano. 6 (10), 8563-8569 (2012).</li><li>Ghatak, S., Pal, A. N., Ghosh, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nature+of+electronic+states+in+atomically+thin+MoS2+field-effect+transistors.">Nature of electronic states in atomically thin MoS2 field-effect transistors.</a> ACS Nano. 5 (10), 7707-7712 (2011).</li><li>Ong, Z. Y., Fischetti, M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mobility+enhancement+and+temperature+dependence+in+top-gated+single-layer+MoS2.">Mobility enhancement and temperature dependence in top-gated single-layer MoS2.</a> Phys. Rev. B. 88 (16), (2013).</li><li>Hwang, W. S., 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=Comparative+study+of+chemically+synthesized+and+exfoliated+multilayer+MoS2+field-effect+transistors.">Comparative study of chemically synthesized and exfoliated multilayer MoS2 field-effect transistors.</a> Appl. Phys. Lett. 102 (4), 165316 (2013).</li><li>Park, W., 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=Oxygen+environmental+and+passivation+effects+on+molybdenum+disulfide+field+effect+transistors.">Oxygen environmental and passivation effects on molybdenum disulfide field effect transistors.</a> Nanotechnology. 24 (9), 095202 (2013).</li><li>Wu, W., 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=High+mobility+and+high+on/off+ratio+field-effect+transistors+based+on+chemical+vapor+deposited+single-crystal+MoS2+grains.">High mobility and high on/off ratio field-effect transistors based on chemical vapor deposited single-crystal MoS2 grains.</a> Appl. Phys. Lett. 102 (14), 142106 (2013).</li><li>Larentis, S., Fallahazad, B., Tutuc, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Field-effect+transistors+and+intrinsic+mobility+in+ultra-thin+MoSe2+layers.">Field-effect transistors and intrinsic mobility in ultra-thin MoSe2 layers.</a> Appl. Phys. Lett. 101 (22), 223104 (2012).</li><li>Bolotin, K. I., 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=Ultrahigh+electron+mobility+in+suspended+graphene.">Ultrahigh electron mobility in suspended graphene.</a> Solid State Commun. 146 (9), 351-355 (2008).</li><li>Novoselov, K. S., 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=Two-dimensional+gas+of+massless+Dirac+fermions+in+graphene.">Two-dimensional gas of massless Dirac fermions in graphene.</a> Nature. 438 (7065), 197-200 (2005).</li><li>Zhang, Y., Tan, Y. W., Stormer, H. L., Kim, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+observation+of+the+quantum+Hall+effect+and+Berry's+phase+in+graphene.">Experimental observation of the quantum Hall effect and Berry's phase in graphene.</a> Nature. 438 (7065), 201-204 (2005).</li><li>Radisavljevic, B., Radenovic, A., Brivio, J., Giacometti, V., Kis, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-layer+MoS2+transistors.">Single-layer MoS2 transistors.</a> Nature Nanotech. 6 (3), 147-150 (2011).</li><li>Chang, C. Y., 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=Electrical+transport+properties+of+single+GaN+and+InN+nanowires.">Electrical transport properties of single GaN and InN nanowires.</a> J. Electro. Mater. 35 (4), 738-743 (2006).</li><li>Calarco, R., 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=Size-dependent+photoconductivity+in+MBE-grown+GaN-nanowires.">Size-dependent photoconductivity in MBE-grown GaN-nanowires.</a> Nano. Lett. 5 (5), 981-984 (2005).</li><li>Soci, C., 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=ZnO+nanowire+UV+photodectors+with+high+internal+gain.">ZnO nanowire UV photodectors with high internal gain.</a> Nano Lett. 7 (4), 1003-1009 (2007).</li><li>Nam, D. T., Fischer, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Disorder+effects+in+focused-ion-beam-deposited+Pt+contacts+on+GaN+nanowires.">Disorder effects in focused-ion-beam-deposited Pt contacts on GaN nanowires.</a> Nano Lett. 5 (10), 2029-2033 (2005).</li><li>Chen, R. S., 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=Anomalous+quantum+efficiency+for+photoconduction+and+its+power+dependence+in+metal+oxide+semiconductor+nanowires.">Anomalous quantum efficiency for photoconduction and its power dependence in metal oxide semiconductor nanowires.</a> Nanoscale. 5 (15), 6867-6873 (2013).</li><li>Chen, R. S., Tang, C. C., Shen, W. 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=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.

הקביעה מדויקת של ערך σ והתלות שלה בממד nanocrystals השכבה תלויה מאוד באיכות של מגעים החשמליים. השיטה בתצהיר FIB משמשת לתצהיר אלקטרודה מתכת מילאה תפקיד מכריע בכל המחקר. לדברי חשמל, מבני, והרכב ניתוחים, הייצור של קשר יציב ושחזור מאוד ohmic, בשיטה בתצהיר FIB, במכשירי Mose 2 א...

dichalcogenides מעבר המתכת (TMDS), כגון MOS 2, Mose 2, WS 2, וWSE 2, יש לי מבנה מעניין דו-ממדי (2D) שכבה ותכונות מוליכים למחצה 1-3. המדענים גילו לאחרונה כי מבנה monolayer של MOS 2 מראה את יעילות פולטות אור משופר באופן משמעותי בגלל השפעת כליאת הקוונטים. הממצא של החומר מוליך למחצה הישיר bandgap החדש משך תשומת לב משמעותית 4-7. בנוסף, מבנה השכבה הפשיט בקלות של TMDS הוא פלטפורמה מצוינת ללימוד התכונות הבסיסיות של חומרי 2D. שלא כמו גרפן המתכתי ללא bandgap, יש לי TMDS מאפיינים מוליכים למחצה טבועים ויש לי bandgap בטווח של 1-2 eV 1,3,8. מבני 2D של התרכובות משולשת של 9 TMDS ואת האפשרות של שילוב של תרכובות אלה עם גרפן לספק מול חסר תקדיםortunity לפתח מכשירים אלקטרוניים Ultrathin וגמישים. שלא כמו גרפן, ערכי ניידות אלקטרונים בטמפרטורת חדר של 2D TMDS הם בעצמה בינונית (1-200 סנטימטר 2 V - 1 שניות - 1 לMOS 10-17 פבואר; כ -50 סנטימטרים 2 V - 1 שניות - 1 לMose 2 18 ). ערכי הניידות האופטימלי של גרפן דווחו להיות גבוה יותר מ -10,000 סנטימטר 2 V - 1 שניות -. 1 19-21 עם זאת, monolayers TMD מוליכים למחצה להפגין ביצועי מכשיר מצוינים. לדוגמא, monolayers MOS 2 וMose 2 או תערוכת טרנזיסטורים אפקט שדה multilayer מאוד גבוה / כיבוי יחסים, עד 10 6 -10 9 10,12,17,18,22. לכן, חשוב להבין את המאפיינים חשמליים הבסיסיים של TMDS ו2Dחומרים בתפזורת IR. עם זאת, מחקרים של התכונות חשמליות של חומרי השכבה כבר הקשו באופן חלקי בגלל הקושי ביצירת קשר ohmic טוב על גבישי השכבה. בתצהיר שלוש גישות, בתצהיר מסכת צל (SMD) 23, ליתוגרפיה קרן אלקטרונים (EBL) 24,25, והתמקדו-אלומת יונים (FIB), 26,27 שימש ליצירת מגעים חשמליים בננו. בגלל SMD בדרך כלל כרוך בשימוש ברשת נחושת כמסכה, המרווח בין שתי אלקטרודות מגע הוא בעיקר גדול יותר מ -10 מיקרומטר. שלא כמו EBL ותצהיר FIB, בתצהיר מתכת של מערכי האלקטרודה על מצע מתבצע ללא מיקוד או בחירת ננו עניין בשיטת SMD. לא יכולה גישה זו מבטיחה כי דפוסי המתכת מופקדים בצורה נכונה על ננו פרט כאלקטרודות. התוצאה של שיטת SMD יש אלמנט של מזל. השיטות בתצהיר EBL וFIB משמשות במיקרוסקופ אלקטרונים סורק מערכת (SEM); ננו ניתן לצפות ישירות ונבחר לתצהיר אלקטרודה. בנוסף, EBL יכול לשמש בקלות לפברק אלקטרודות מתכת עם רוחב קו ואלקטרודה קשר מרווח קטן יותר מ -100 ננומטר. עם זאת, השייר להתנגד על פני השטח nanomaterial עזב במהלך יתוגרפיה תוצאות באופן בלתי נמנע במבנה של שכבת בידוד בין האלקטרודה המתכת וnanomaterial. לפיכך, EBL מוביל להתנגדות מגע גבוהה. היתרון העיקרי של ייצור אלקטרודה באמצעות תצהיר FIB הוא שזה מוביל להתנגדות מגע נמוכה. בגלל בתצהיר מתכת מתבצע על ידי הפירוק של מבשר אורגן-מתכתי באמצעות אלומת יונים באזור המוגדר, בתצהיר מתכת והפגזת יון מתרחשים בו זמנית. זה יכול להרוס את ממשק מתכת המוליכים למחצה ולמנוע היווצרות של קשר שוטקי. הפגזת יון יכולה גם לחסל מזהמי משטח כגון hydrocarBons ותחמוצות ילידים, אשר מקטין התנגדות מגע. קשר ייצור ohmic באמצעות תצהיר FIB הודגם עבור ננו שונה 27-29. בנוסף, ההליך כולו בדיה בגישת תצהיר FIB הוא פשוט יותר מזה בEBL. כמוליכים למחצה שכבה בדרך כלל להראות הולכה חשמלית איזוטרופי מאוד, המוליכות לכיוון שכבה לשכבה היא בכמה סדרי גודל נמוכים מזה בכיוון במטוס 30,31. מאפיין זה מגביר את הקושי של בודה קשר ohmic וקביעת מוליכות חשמלית. לכן, במחקר זה, בתצהיר FIB שימש ללימוד התכונות חשמליות של מוליכים למחצה ננו שכבה.

<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

מוליכים למחצה שכבה עם מבני מעובד בקלות דו ממדיים (2D) תערוכה מעברים עקיפים לישיר bandgap וביצועי הטרנזיסטור מעולים, שמציעים כיוון חדש לפיתוח Ultrathin הדור הבא והתקנים פוטוניים ואלקטרוניקה גמישים. יעילות קוונטית הארה משופרת נצפתה באופן נרחב בגבישים 2D אטומי הדקים אלה. עם זאת, השפעות ממד מעבר עוביי כליאת קוונטים או אפילו בקנה מידת מיקרומטר לא צפויות ולא רק לעתים נדירות נצפו. במחקר זה, diselenide מוליבדן (Mose 2) שכבת גבישים עם מגוון עובי של 6-2,700 ננומטר היו מפוברק כשניים או ארבעת מכשירי מסוף. היווצרות קשר ohmic הושגה בהצלחה בשיטה בתצהיר אלומה הממוקד-יון (FIB) באמצעות פלטינה (Pt) כמתכת ליצירת קשר. גבישי שכבה עם עוביים שונים הוכנו באמצעות קילוף מכאני פשוט באמצעות קלטת חיתוך. measuremen העקומה נוכחי מתחTS בוצע כדי לקבוע את ערך המוליכות של nanocrystals השכבה. בנוסף, במיקרוסקופ אלקטרונים שידור ברזולוציה גבוהה, diffractometry נבחר-אזור האלקטרון, וספקטרוסקופיה רנטגן אנרגיה נפיצה שמשו לאפיין את הממשק של מגע מתכת-המוליכים למחצה של Mose 2 מכשירים-מפוברק FIB. לאחר החלת הגישות, מוליכות החשמלית המשמעותית עובי תלוי במגוון רחב עובי עבור המוליכים למחצה -layer Mose 2 נצפו. המוליכות עלו ב מעל שני סדרי הגודל מ -4.6 ל -1,500 Ω - 1 סנטימטר - 1, עם ירידה בעובי מ2,700 עד 6 ננומטר. בנוסף, המוליכות בטמפרטורה תלויה עולות כי 2 רבים-שכבתי Mose הדק הציג התנהגות מוליכים למחצה חלשה במידה ניכרת עם אנרגיות הפעלה של 3.5-8.5 מופתעות נוכח, שהם קטנים במידה ניכרת מאלה (36-38 מופתע נוכח) של כמויות גדולות. Probaמאפייני ble משטח דומיננטי תחבורה ואת הנוכחות של ריכוז אלקטרונים משטח גבוה בMose 2 מוצעים. ניתן להשיג תוצאות דומות לחומרים מוליכים למחצה שכבה אחרים כגון MOS 2 וWS 2.

הערכים הנחושים של המוליכות חשמליות (G) ומוליכות (σ) של ננו שכבה עם עוביים שונים תלויים מאוד באיכות של מגעים החשמליים. קשר ohmic של Mose שני מסוף FIB-מפוברק תצהיר 2 מכשירים מתאפיינים במדידה הנוכחי המתח (אני - V) עקומה. אני טמפרטורת חדר - עקומות V...

Watch this Scientific Journal Video about Ohmic Contact Fabrication Using a Focused-ion Beam Technique and Electrical Characterization for Layer Semiconductor Nanostructures at JoVE.com

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.

ייצור לתקשר ohmic בטכניקה ממוקד-אלומת יונים וחשמל אפיון לשכבת מבני ננו מוליך למחצה

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 Views.  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. 

Video: 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.

עיצוב, ייצור, וניסויית אפיון של פולטי Terahertz פוטו Plasmonic

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

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.

ייצור ואפיון של סיבים אופטיים הפרעות פולימר ללוקליזציה רוחבית אנדרסון אור

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.

כתיבה ואפיון טמפרטורה הנמוכה של ננו Oxide

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.

דפוסים באמצעות מעברי Saturable אופטיים - ייצור ואפיון

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.

ייצור ותפעול של מסוע ננו-אופטי

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.

סיליקון מתכת-תחמוצת-מוליכים למחצה קוונטי נקודות לשאיבת חד אלקטרון

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.

אפיון מקיף של פגמים מורחבים סמיקונדקטור חומרים על ידי מיקרוסקופ סורק האלקטרוני

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.

יון ממוקדת קרן פבריקציה נוספת של Nanobatteries המבוסס על LiPON של מצב מוצק ליתיום בחיי עיר בדיקה

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.

לחץ אטמוספירי ייצור של פתיתי בשכבה יחידה מדוד גדול מלבני SnSe

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.

ייצור של Nanostructures מגנטית על ממברנות הסיליקון ניטריד ללימודי מערבולת מגנטי באמצעות טכניקות במיקרוסקופ שידור

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