Questo lavoro è stato supportato dal Consiglio nazionale di scienza, Taiwan sotto contratto no. PIÙ 105-2112-M-003-016-MY3. Questo lavoro inoltre è stato sostenuto in parte dai laboratori nazionali di dispositivo Nano e laboratorio di e-fascio di ingegneria elettrica dell'Università nazionale di Taiwan.

1. processo di fabbricazione di transistor 2D Quasi-heterojunction
<ol><li>Preparare commerciale c-aereo zaffiro.<ol>
<li>Lavare l'intero singolo-lato di zaffiro (2 pollici) con acetone.</li>
		<li>Sciacquare il substrato di zaffiro con alcool isopropilico.</li>
	</ol></li>
	<li>Crescere MoS2 su substrato di zaffiro utilizzando CVD in una fornace di pareti calde.<ol>
<li>Posto 0,6 g di polvere di molibdeno triossido (MoO3) in una barca di quarzo situato presso il riscaldamento zona centro del forno. Mettere il substrato dello zaffiro a valle accanto alla barca di quarzo contenente la polvere di3 MoO.</li>
		<li>Preparare la polvere di zolfo (S) in una barca di quarzo separato sul lato a Monte del forno. Mantenere la sua temperatura a 190 ° C durante la reazione.</li>
		<li>Utilizzare argon (Ar = 70 sccm, 40 Torr) gas flusso per portare i vapori di3 S e MoO al substrato di zaffiro durante il riscaldamento della zona centro a 750 ° C.</li>
		<li>Mantenere la zona di riscaldamento, dopo aver raggiunto la temperatura desiderata crescita di 750 ° C, per 15 min e poi naturalmente raffreddare il forno a temperatura ambiente.</li>
	</ol></li>
	<li>Eseguire EBL. Nota: Un Au sottile di circa 5 nm è stato depositato da sputtering per lo scarico durante tutti i processi di EBL su substrato di zaffiro<ol>
<li>Identificare, utilizzando un microscopio ottico, un'area dove si osservano fiocchi di MoS2 monostrato, quindi progettare il layout del modello di striscia per quel settore specifico utilizzando un software di progettazione (AutoCAD).</li>
		<li>Spin-cappotto photoresist (PR), metacrilato di polymethyl (PMMA) ad esempio o P015, sopra il campione a 2000 rpm per 60 s (temperatura ambiente). Assicurarsi che il PR ha coperto l'intero campione dopo spin-coating.</li>
		<li>Riscaldare il campione (cuocere morbido) a 100 ° C per 90 s in modo da far evaporare i solventi nel PR e migliorare l'adesione.</li>
		<li>Convertire il layout di modello al punto 1.3.1 in un file specifico (esempio: file GDS) e caricarlo nel software EBL.</li>
		<li>Determinare la dose ideale di fascio di elettroni basato sulla larghezza delle righe nel layout. Nota: Per la larghezza della riga più stretto di 1 µm, la dose ideale di fascio di elettroni è 110 µC/cm2; per 1 a 5 µm spessore della linea, la dose è 100 µC/cm2; e per una larghezza di linea più ampia di 5 µm, la dose è di 80 µC/cm2.</li>
		<li>Inizia a esporre il campione a fascio di elettroni.</li>
		<li>Applicare cuocere post-esposizione (PEB) sul campione dopo l'esposizione al fine di ridurre gli effetti di onde stazionarie. Riscaldare il campione a 120 ° C per 90 s.</li>
		<li>Utilizzare tetrametilammonio idrossido (TMAH) 2,38% come sviluppatore. Immergere il campione TMAH per 80 s. lavare il TMAH con 200 mL di acqua deionizzata per 10 s.</li>
		<li>Esaminare se il modello è ben sviluppato mediante microscopia ottica.</li>
		<li>Condurre cuocere difficile sbarazzarsi di acqua in eccesso in calore Pr. il campione a 110 ° C per 90 s.</li>
	</ol></li>
	<li>Definire le strutture di striscia con acquaforte di 50 W ossigeno (O2) del plasma (1st acquaforte) per 30 s a 2 min e Rimuovi PR con 50 mL di acetone.</li>
	<li>Crescere diseleniuro di tungsteno (WSe2) mediante CVD nella posizione di destinazione, che si tradurrà in una crescita preferita di WSe2 strato tra le strisce di2 MoS già esistente sul substrato di zaffiro.<ol>
<li>Posto 0,6 g di polvere di tungsteno triossido (WO3) in una barca di quarzo situato presso il riscaldamento zona centro del forno. Mettere il substrato dello zaffiro a valle accanto alla barca di quarzo contenente la polvere di3 WO.</li>
		<li>Preparare la polvere di selenio (Se) in una barca di quarzo separato sul lato a Monte del forno. Mantenere la sua temperatura a 260 ° C durante la reazione.</li>
		<li>Utilizzare Ar/H2 (Ar = 90 sccm, H2 = 6 sccm, 20 Torr) gas flusso per portare i vapori di3 Se e WO al substrato di zaffiro durante il riscaldamento della zona centro a 925 ° C.</li>
		<li>Mantenere la zona di riscaldamento, dopo aver raggiunto la temperatura desiderata crescita di 925 ° C, per 15 min e poi naturalmente raffreddare il forno a temperatura ambiente.</li>
	</ol></li>
	<li>Fabbricare le matrici metallico della pastiglia e i segni di allineamento.<ol>
<li>Sovrapporre i modelli di matrici metallico della pastiglia e allineamento i marchi mediante fotolitografia patterning tecnica.</li>
		<li>Deposito 20 nm/60 nm Ti/Au utilizzando la pistola di elettrone evaporatore. Nota: L'oro è usato per evitare l'ossidazione dei rilievi del metallo.</li>
		<li>Preparare e immergere il campione a 100 mL di acetone per sciogliere PR ed eseguire Lift-off. Agitare e soffiare l'acetone mentre controllo l'intero processo tramite microscopia ottica finché le pastiglie in metallo diventano evidenti.</li>
	</ol></li>
	<li>Eseguire un altro processo EBL per sovrapporre un reticolo di forma del nastro in cima MoS2- WSe2 eterogiunzione.<ol>
<li>Misurare lo spostamento delle coordinate tra la località di destinazione in MoS2- WSe2 eterogiunzione e i segni di allineamento mediante microscopia ottica e progettare il layout della barra multifunzione-forma sulla base di queste misurazioni utilizzando un software (AutoCAD).</li>
		<li>Spin-cappotto PR, per esempio PMMA o P015, sopra il campione a 2000 rpm per 60 s (temperatura ambiente). Assicurarsi che il PR ha coperto l'intero campione dopo spin-coating.</li>
		<li>Riscaldare il campione (cuocere morbido) a 100 ° C per 90 s in modo da far evaporare i solventi nel PR e migliorare l'adesione.</li>
		<li>Convertire il layout di ripetizione nel passaggio 1.7.1 in un file specifico (esempio: file GDS) e caricarlo nel software EBL.</li>
		<li>Determinare la dose ideale di fascio di elettroni basato sulla larghezza delle righe nel layout. Nota: Per la larghezza della riga più stretto di 1 µm, la dose ideale di fascio di elettroni è 110 µC/cm2; per 1 a 5 µm spessore della linea, la dose è 100 µC/cm2; e per una larghezza di linea più ampia di 5 µm, la dose è di 80 µC/cm2.</li>
		<li>Impostare la macchina EBL tale che la posizione dei segni di allineamento nel substrato zaffiro corrisponde la sua corrispondenza nel layout.</li>
		<li>Inizia a esporre il campione a fascio di elettroni.</li>
		<li>Applicare PEB sul campione dopo l'esposizione al fine di ridurre gli effetti di onde stazionarie. Riscaldare il campione a 120 ° C per 90 s.</li>
		<li>Utilizzare TMAH 2,38% come lo sviluppatore. Immergere il campione TMAH per 80 s. lavare il TMAH con 200 mL di acqua deionizzata per 10 s.</li>
		<li>Esaminare se il modello è ben sviluppato mediante microscopia ottica.</li>
		<li>Condurre cuocere difficile sbarazzarsi di acqua in eccesso in calore Pr. il campione a 110 ° C per 90 s.</li>
	</ol></li>
	<li>Utilizzare acquaforte di O2 al plasma (2nd acquaforte) per definire un'eterogiunzione laterali a forma di nastro e rimuovere PR dall'acetone.</li>
	<li>Eseguire il processo di EBL per sovrapporre il modello degli elettrodi metallici Ti/Au.<ol>
<li>Misurare lo spostamento delle coordinate tra la località di destinazione in MoS2- WSe2 eterogiunzione e i segni di allineamento mediante microscopia ottica e progettare il layout di elettrodo metallico sulla base di queste misurazioni utilizzando un software (AutoCAD).</li>
		<li>Spin-cappotto PR, per esempio PMMA o P015, sopra il campione a 2000 rpm per 60 s (temperatura ambiente). Assicurarsi che il PR ha coperto l'intero campione dopo spin-coating.</li>
		<li>Riscaldare il campione (cuocere morbido) a 100 ° C per 90 s in modo da far evaporare i solventi nel PR e migliorare l'adesione.</li>
		<li>Convertire il layout di ripetizione nel passaggio 1.9.1 in un file specifico (esempio: file GDS) e caricarlo nel software EBL.</li>
		<li>Determinare la dose ideale di fascio di elettroni basato sulla larghezza delle linee metalliche nel layout. Nota: Per la larghezza della linea metallo stretto di 1 µm, la dose ideale di fascio di elettroni è 110 µC/cm2; per 1 a 5 µm spessore della linea, la dose è 100 µC/cm2; e per una larghezza di linea più ampia di 5 µm, la dose è di 80 µC/cm2.</li>
		<li>Impostare la macchina EBL tale che le posizioni dei segni di allineamento nel substrato zaffiro corrisponde la sua corrispondenza nel layout.</li>
		<li>Inizia a esporre il campione a fascio di elettroni.</li>
		<li>Applicare PEB sul campione dopo l'esposizione al fine di ridurre gli effetti di onde stazionarie. Riscaldare il campione a 120 ° C per 90 s.</li>
		<li>Utilizzare TMAH 2,38% come lo sviluppatore. Immergere il campione TMAH per 80 s. lavare il TMAH con 200 mL di acqua deionizzata per 10 s.</li>
		<li>Esaminare se il modello è ben sviluppato mediante microscopia ottica.</li>
		<li>Condurre cuocere difficile sbarazzarsi di acqua in eccesso in calore Pr. il campione a 110 ° C per 90 s.</li>
	</ol></li>
	<li>Eseguire il lift-off e deposizione metallica Ti/Au<ol>
<li>Cassetta di metallo di Ti/Au usando la pistola di elettrone evaporatore con lo spessore di meno di 100 nm, in caso contrario, sarà difficile rimuovere il PR e il metallo indesiderato di Lift-off.</li>
		<li>Preparare e immergere il campione a 100 mL di acetone per sciogliere PR ed eseguire Lift-off. Agitare e soffiare l'acetone mentre controllo l'intero processo tramite microscopia ottica finché ci sono solo linee di metallo e pastiglie a sinistra.</li>
	</ol></li>
	<li>Eseguire il processo di EBL nel passaggio 1,9 ma sovrapposizione pattern di elettrodo metallico di Pd/Au invece Ti/Au.</li>
	<li>Eseguire il processo di deposizione e Lift-off metallo nel passaggio 1.10 ma depositare Pd/Au invece Ti/Au.</li>
</ol>2. processo di fabbricazione 2D Back-gated transistori
<ol><li>Preparare il retro-gated Si/SiO2 substrati con segni di allineamento.<ol>
<li>Preparare il substrato SiO2/Si fatti in casa o commerciale.</li>
		<li>Consente di definire il segno di allineamento fotolitografia o tecniche di campitura EBL.</li>
		<li>Eseguire reattiva ion etching (RIE) sul substrato di SiO2/Si finché non raggiunge la profondità totale dell'area target 1000 nm e rimuovere il PR da plasma di2 O di rivelare i segni di allineamento formata.</li>
		<li>I modelli di matrici di pad in metallo mediante fotolitografia patterning tecnica di sovrapposizione.</li>
		<li>Deposito 20 nm/60 nm Ti/Au utilizzando la pistola di elettrone evaporatore. Nota: L'oro è usato per evitare l'ossidazione dei rilievi del metallo.</li>
		<li>Preparare e immergere il campione a 100 mL di acetone per sciogliere PR ed eseguire Lift-off. Agitare e soffiare l'acetone durante l'intero processo di monitoraggio mediante microscopia ottica fino a quando le pastiglie in metallo diventano evidenti.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Eseguire il CVD di MoS2 su substrato di zaffiro in una fornace di pareti calde.<ol>
<li>Posto 0,6 g di MoO3 in polvere in una barca di quarzo situato presso il riscaldamento zona centro del forno. Mettere il substrato dello zaffiro a valle accanto alla barca di quarzo contenente la polvere di3 MoO.</li>
		<li>Preparare la polvere di S in una barca di quarzo separato sul lato a Monte del forno. Mantenere la sua temperatura a 190 ° C durante la reazione.</li>
		<li>Utilizzare argon (Ar = 70 sccm, 40 Torr) gas flusso per portare i vapori di3 S e MoO al substrato di zaffiro durante il riscaldamento della zona centro a 750 ° C.</li>
		<li>Mantenere la zona di riscaldamento, dopo aver raggiunto la temperatura desiderata crescita di 750 ° C, per 15 min e poi naturalmente raffreddare il forno a temperatura ambiente.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Consente di trasferire il substrato di retro-gated SiO2/Si MoS2 dallo zaffiro.<ol>
<li>Cappotto di spin PMMA con la velocità di centrifuga di 3500 rpm per 30 s sopra il film2 MoS.</li>
		<li>Cuocere il MoS2/sapphire campione a 120 ° C per 3 min per rinforzare lo strato di PMMA.</li>
		<li>Immergere il MoS2/Sapphire campione in 50 mL di soluzione di ammoniaca (14,5%) per circa 30 min a 2 h per separare il film2 MoS dal substrato dello zaffiro.</li>
		<li>Pick up il film e trasferirlo al SiO2/Si substrato.</li>
		<li>Cuocere l'esempio di MoS2/SiO2/Si al fine di migliorare l'adesione tra il MoS2 e SiO2 strati. Riscaldare il campione a 120 ° C per circa 30 min a 1 h.</li>
		<li>Rimuovere il PMMA lavandolo con 30 mL di acetone per circa 30 min a 2 h.</li>
		<li>Sciacquare il campione con alcool isopropilico e utilizzare l'azoto per soffiarlo asciutto.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Eseguire EBL. Nota: Non c'è nessun Au sottile depositato sul substrato di SiO2/Si durante processo di EBL, poiché Si è in qualche modo conduttivo.<ol>
<li>Misurare lo spostamento delle coordinate tra la località di destinazione e l'allineamento contrassegna mediante microscopia ottica e, sulla base di queste misurazioni, progettare il layout di modello degli elettrodi metallici utilizzando un software di progettazione. Nota: Elettrodi metallici collegare i punti di destinazione nel campione2 MoS per i rilievi del metallo nel SiO2/Si substrato.</li>
		<li>Spin-cappotto PR, per esempio PMMA o P015, sopra il campione a 2000 rpm per 60 s (temperatura ambiente). Assicurarsi che il PR ha coperto l'intero campione.</li>
		<li>Riscaldare il campione (cuocere morbido) a 100 ° C per 90 s in modo da far evaporare i solventi nel PR e migliorare l'adesione.</li>
		<li>Convertire il layout di modello al punto 2.4.1 in un file specifico (esempio: file GDS) e caricarlo nel software EBL.</li>
		<li>Determinare la dose ideale di fascio di elettroni basato sulla larghezza delle linee metalliche nel layout. Nota: Per la larghezza della linea metallo stretto di 1 µm, la dose ideale di fascio di elettroni è 110 µC/cm2; per 1 a 5 µm spessore della linea, la dose è 100 µC/cm2; e per una larghezza di linea più ampia di 5 µm, la dose è di 80 µC/cm2.</li>
		<li>Impostare la macchina EBL tale che la posizione dei segni di allineamento nel substrato Si/SiO2 partite relativa corrispondenza nel layout.</li>
		<li>Inizia a esporre il campione a fascio di elettroni.</li>
		<li>Applicare PEB sul campione dopo l'esposizione al fine di ridurre gli effetti di onde stazionarie. Riscaldare il campione a 120 ° C per 90 s.</li>
		<li>Utilizzare TMAH 2,38% come lo sviluppatore. Immergere il campione TMAH per 80 s. lavare il TMAH con 200 mL di acqua deionizzata per 10 s.</li>
		<li>Esaminare se il modello è ben sviluppato mediante microscopia ottica.</li>
		<li>Condurre cuocere difficile sbarazzarsi di acqua in eccesso in calore Pr. il campione a 110 ° C per 90 s.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Eseguire il lift-off e deposizione di metallo Au<ol>
<li>Cassetta di metallo Au utilizzando la pistola di elettrone evaporatore con lo spessore di meno di 100 nm, in caso contrario, sarà difficile rimuovere il PR e il metallo indesiderato di Lift-off.</li>
		<li>Preparare e immergere il campione a 100 mL di acetone per sciogliere PR ed eseguire Lift-off. Agitare e soffiare l'acetone durante il monitoraggio del processo tramite microscopia ottica, fino a quando non ci sono solo linee di metallo e pastiglie a sinistra.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Kim, Y. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Challenges+for+Nanoscale+MOSFETs+and+Emerging+Nanoelectronics.">Challenges for Nanoscale MOSFETs and Emerging Nanoelectronics.</a> Transactions on Electrical and Electronic Materials. 11 (3), 93-105 (2010).</li><li>Waldrop, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+chips+are+down+for+Moore's+law.">The chips are down for Moore's law.</a> Nature. 530 (7589), 144-147 (2016).</li><li>Lan, Y. W., Chang, W. 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Gli autori non hanno nulla a rivelare.

In questo articolo vengono illustrate le procedure dettagliate di fabbricare romanzo elettronica basata su materiali 2D in scala nanometrica. Poiché le procedure di preparazione dei campioni di ogni applicazione presentano differenze con l'altro, i processi sovrapposti sono stati trattati come protocollo. Elettrone fascio patterning combinato con determinazione di posizione materiale e definizione di elettrodo metallico serve quindi come il protocollo qui. Tra i due tipi di dispositivi citati, l'intero processo di trans...

Da decenni passati, l'umanità sta vivendo rapid downscale delle dimensioni dei transistor e, di conseguenza, un aumento esponenziale del numero di transistor nei circuiti integrati (ICs). Questo mantiene il continuo progresso della tecnologia basata sul silicio complementari metal-oxide semiconductor (CMOS)1. Inoltre, questa tendenza attuale con le dimensioni e le prestazioni dei dispositivi fabbricati sono ancora in pista con la legge di Moore, che afferma che il numero di transistor su chip elettronici, nonché le loro prestazioni, raddoppia circa ogni due anni2. Transistor CMOS sono presenti nella maggior parte, se non tutti, dei dispositivi elettronici disponibili sul mercato e rendendo così parte integrante della vita umana. A causa di questo, ci sono continue richieste per miglioramenti in chip di dimensioni e prestazioni che hanno spinto i produttori a continuare a seguire pista legge del Moore.
Purtroppo, la legge di Moore sembra essere prossimo alla fine a causa della quantità di calore generato come più circuiti di silicio sono infilati in una piccola area2. Ciò richiede nuovi tipi di materiali che possono fornire lo stesso, se non meglio, prestazioni come il silicio e, allo stesso tempo, può essere implementato in scala relativamente ridotta. Recentemente, nuovi materiali promettenti sono stati soggetti di molte ricerche di scienza dei materiali. Tali materiali come unidimensionale (1D) carbonio nanotubes3,4,5,6,7, grafene 2D8,9,10, 11 , 12e metalli di transizione dichalcogenides (TMDs)13,14,15,16,17,18, sono buoni candidati che possono essere utilizzati come sostituire il silicio CMOS e continuare la pista legge del Moore.
Fabbricazione di piccoli dispositivi richiede attenta determinazione della posizione del materiale di procedere con successo per le altre tecniche di fabbricazione come la litografia e definizione di elettrodo metallico. Quindi, il metodo presentato in questa carta è stato progettato per rispondere a questa esigenza. Rispetto al tradizionale semiconductor fabrication tecniche19, l'approccio presentato in questo paper è Sarto-misura allo sviluppo di dispositivi su scala ridotta che necessita di maggiore attenzione in termini di trovare la posizione del materiale. Lo scopo di questo metodo è affidabile fabbricare dispositivi di nanomateriale 2D, come 2D retro-gated transistori e Q-HBTs, utilizzando processi di fabbricazione standard. Questo può servire come una piattaforma per gli sviluppi futuri nanomacchina come spiana la strada verso la produzione di dispositivi futuri avanzate nano-scala.
Nella sezione procedimento, i processi di fabbricazione per dispositivi basati su materiali 2D vale a dire, il Q-HBT e 2D retro-gated transistor sono discussi in dettaglio. Elettrone fascio patterning combinato con determinazione di posizione materiale ed elettrodo metallico definizione comprende il protocollo, poiché essi sono tenuti in entrambi i processi menzionati. Parte 1 viene illustrato il processo di fabbricazione dettagliata di Q-HBTs20; e parte 2 viene illustrato un approccio universale per ottenere il bisolfuro di molibdeno di chemical vapor deposition (CVD) (MoS2) retro-gated transistori dal trasferimento a lift-off21, che è stato completamente indicato nell'articolo. Il flusso di processo dettagliato è illustrato nella (Figura 1).

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:973px;" width="973">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:248px;">E-gun Evaporator</td>
			<td style="width:175px;">AST</td>
			<td style="width:255px;">PEVA 600I</td>
			<td style="width:296px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:248px;">Au slug, 99.99%</td>
			<td>Well-Being Enterprise Co</td>
			<td>&#160;N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:248px;">Ti slug, 99.99%</td>
			<td>Well-Being Enterprise Co</td>
			<td>&#160;N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:248px;">E-beam Lithography System</td>
			<td style="width:175px;">Elionix</td>
			<td style="width:255px;">ELS7500-EX</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:248px;">Cold Wall CVD System</td>
			<td style="width:175px;">Sulfur Science</td>
			<td style="width:255px;">SCW600S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:248px;">C-plane Sapphire substrate</td>
			<td style="width:175px;">Summit-Tech</td>
			<td style="width:255px;">X171999</td>
			<td>(0001) &#177; 0.2 &#176; one side polished</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:248px;">100 nm SiO2/Si</td>
			<td style="width:175px;"></td>
			<td style="width:255px;"></td>
			<td>Fabricated in NDL</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:248px;">Ammonia Solution</td>
			<td style="width:175px;">BASF</td>
			<td style="width:255px;">Ammonia Solution 28% Selectipur</td>
			<td style="width:296px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:248px;">Molybdenum (Mo), 99.95%</td>
			<td style="width:175px;">Summit-Tech&#160;</td>
			<td style="width:255px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:248px;">Tungsten (W), 99.95%</td>
			<td style="width:175px;">Summit-Tech&#160;</td>
			<td style="width:255px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:248px;">Sulfur (S), 99.5%</td>
			<td style="width:175px;">Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td style="width:255px;">13803</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:248px;">Polymethyl Methacrylate (PMMA)</td>
			<td style="width:175px;">Microchem&#160;</td>
			<td style="width:255px;">8110788</td>
			<td>Use for transfer process</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:248px;">Spin Coater</td>
			<td>Laurell&#160;</td>
			<td>WS 400B 6NPP LITE</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:248px;">Acetone</td>
			<td style="width:175px;">BASF</td>
			<td style="width:255px;">Acetone EL Selectipur</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:248px;">Isopropanol (IPA)</td>
			<td style="width:175px;">BASF</td>
			<td style="width:255px;">2-Propanol UPS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:248px;">Photo Resist for EBL</td>
			<td style="width:175px;">TOK</td>
			<td style="width:255px;">TDUR-P-015</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:248px;">Plasma Cleaner</td>
			<td style="width:175px;">Harrick Plasma</td>
			<td style="width:255px;">PDC-32G</td>
			<td>Oxygen plasma</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a standard and reliable method to fabricate two-dimensional nanoelectronics

Materiali di bidimensionale (2D) hanno attirato l'attenzione enorme a causa di loro proprietà uniche e le potenziali applicazioni. Poiché wafer scala sintesi di materiali 2D sono ancora in fase nascente, gli scienziati completamente non possono basarsi sulle tecniche di semiconduttori tradizionali per la ricerca. Processi delicati da individuare i materiali alla definizione di elettrodo devono essere ben controllati. In questo articolo, un protocollo universale fabbricazione necessaria nella produzione di elettronica su scala nanometrica, come 2D quasi eterogiunzione bipolare Transistor (Q-HBT) e 2D retro-gated transistori sono dimostrati. Questo protocollo riguarda la determinazione della posizione del materiale, Litografia a fascio di elettroni (EBL), definizione di elettrodo metallico, et al. Un racconto di passo per passo le procedure di fabbricazione per questi dispositivi inoltre sono presentati. Inoltre, i risultati mostrano che ogni dispositivo fabbricato ha raggiunto ad alte prestazioni con elevata ripetibilità. Questo lavoro rivela una descrizione completa del flusso di processo per la preparazione di 2D nano-elettronica, consente i gruppi di ricerca accedere a queste informazioni e spianare la strada verso l'elettronica del futuro.

I processi di fabbricazione del dispositivo sono stati applicati a molte delle ricerche dell'autore corrispondente che coinvolgono lo sviluppo di dispositivi materiale 2D. In questa parte, i risultati di alcune di queste ricerche sono presentati per dimostrare l'effettività del protocollo discusso sopra. Un monostrato di laterale WSe2-MoS2 Q-HBT20 è selezionato come il primo esempio. Utilizzando i processi di fabbricazione del dispositivo st...

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A Standard and Reliable Method to Fabricate Two-Dimensional Nanoelectronics

L'articolo mira a introdurre una procedura di fabbricazione standard e affidabile per lo sviluppo della futura basso nanoelettronica dimensionale.

Un metodo Standard e affidabile per fabbricare nanoelettronica bidimensionale

Two-dimensional (2D) materials have attracted huge attention due to their unique properties and potential applications. Since wafer scale synthesis of 2D ...

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Research

JoVE Journal

Engineering

9.5K Views.  National Taiwan Normal University. L'articolo mira a introdurre una procedura di fabbricazione standard e affidabile per lo sviluppo della futura basso nanoelettronica dimensionale.

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A Method to Fabricate Disconnected Silver Nanostructures in 3D

The standard nanofabrication toolkit includes techniques primarily aimed at creating 2D patterns in dielectric media. Creating metal patterns on a submicron scale requires a combination of nanofabrication tools and several material processing steps. For example, steps to create planar metal structures using ultraviolet photolithography and electron-beam lithography can include sample exposure, sample development, metal deposition, and metal liftoff. To create 3D metal structures, the sequence is repeated multiple times. The complexity and difficulty of stacking and aligning multiple layers limits practical implementations of 3D metal structuring using standard nanofabrication tools. Femtosecond-laser direct-writing has emerged as a pre-eminent technique for 3D nanofabrication.1,2 Femtosecond lasers are frequently used to create 3D patterns in polymers and glasses.3-7 However, 3D metal direct-writing remains a challenge. Here, we describe a method to fabricate silver nanostructures embedded inside a polymer matrix using a femtosecond laser centered at 800 nm. The method enables the fabrication of patterns not feasible using other techniques, such as 3D arrays of disconnected silver voxels.8 Disconnected 3D metal patterns are useful for metamaterials where unit cells are not in contact with each other,9 such as coupled metal dot10,11or coupled metal rod12,13 resonators. Potential applications include negative index metamaterials, invisibility cloaks, and perfect lenses.
In femtosecond-laser direct-writing, the laser wavelength is chosen such that photons are not linearly absorbed in the target medium. When the laser pulse duration is compressed to the femtosecond time scale and the radiation is tightly focused inside the target, the extremely high intensity induces nonlinear absorption. Multiple photons are absorbed simultaneously to cause electronic transitions that lead to material modification within the focused region. Using this approach, one can form structures in the bulk of a material rather than on its surface.
Most work on 3D direct metal writing has focused on creating self-supported metal structures.14-16 The method described here yields sub-micrometer silver structures that do not need to be self-supported because they are embedded inside a matrix. A doped polymer matrix is prepared using a mixture of silver nitrate (AgNO3), polyvinylpyrrolidone (PVP) and water (H2O). Samples are then patterned by irradiation with an 11-MHz femtosecond laser producing 50-fs pulses. During irradiation, photoreduction of silver ions is induced through nonlinear absorption, creating an aggregate of silver nanoparticles in the focal region. Using this approach we create silver patterns embedded in a doped PVP matrix. Adding 3D translation of the sample extends the patterning to three dimensions.

Femtosecond-laser direct-writing is frequently used to create three-dimensional (3D) patterns in polymers and glasses. However, patterning metals in 3D remains a challenge. We describe a method for fabricating silver nanostructures embedded inside a polymer matrix using a femtosecond laser centered at 800 nm.

Un metodo per fabbricare nanostrutture d&#39;argento disconnesse in 3D

The standard nanofabrication toolkit includes  techniques primarily aimed at creating 2D patterns in dielectric media. Creating  metal patterns on a ...

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Nanomoulding of Functional Materials, a Versatile Complementary Pattern Replication Method to Nanoimprinting

We describe a nanomoulding technique which allows low-cost nanoscale patterning of functional materials, materials stacks and full devices. Nanomoulding combined with layer transfer enables the replication of arbitrary surface patterns from a master structure onto the functional material. Nanomoulding can be performed on any nanoimprinting setup and can be applied to a wide range of materials and deposition processes. In particular we demonstrate the fabrication of patterned transparent zinc oxide electrodes for light trapping applications in solar cells.

We describe a nanomoulding technique which allows low-cost nanoscale patterning of functional materials, materials stacks and full devices. Nanomoulding can be performed on any nanoimprinting setup and can be applied to a wide range of materials and deposition processes.

Nanomoulding di materiali funzionali, un modello versatile complementare replica Metodo di nanoimprinting

We describe a nanomoulding technique which  allows low-cost nanoscale patterning of functional materials, materials stacks  and full devices. Nanomoulding ...

A Method for Studying the Temperature Dependence of Dynamic Fracture and Fragmentation

The dynamic fracture of a body is a late-stage phenomenon typically studied under simplified conditions, in which a sample is deformed under uniform stress and strain rate. This can be produced by evenly loading the inner surface of a cylinder. Due to the axial symmetry, as the cylinder expands the wall is placed into a tensile hoop stress that is uniform around the circumference. While there are various techniques to generate this expansion such as explosives, electromagnetic drive, and existing gas gun techniques they are all limited in the fact that the sample cylinder must be at room temperature. We present a new method using a gas gun that facilitates experiments on cylinders from 150 K to 800 K with a consistent, repeatable loading. These highly diagnosed experiments are used to examine the effect of temperature on the fracture mechanisms responsible for failure, and their resulting influence on fragmentation statistics. The experimental geometry employs a steel ogive located inside the target cylinder, with the tip located about halfway in. A single stage light gas gun is then used to launch a polycarbonate projectile into the cylinder at 1,000 m/sec-1. The projectile impacts and flows around the rigid ogive, driving the sample cylinder from the inside. The use of a non-deforming ogive insert allows us to install temperature control hardware inside the rear of the cylinder. Liquid nitrogen (LN2) is used for cooling and a resistive high current load for heating. Multiple channels of upshifted photon Doppler velocimetry (PDV) track the expansion velocity along the cylinder enabling direct comparison to computer simulations, while High speed imaging is used to measure the strain to failure. The recovered cylinder fragments are also subject to optical and electron microscopy to ascertain the failure mechanism.

Fracture and fragmentation are late stage phenomena in dynamic loading scenarios and are typically studied using explosives. We present a technique for driving expansion using a gas gun which uniquely enables control of both loading rate and sample temperature.

Un metodo per studiare la dipendenza dalla temperatura della dinamica Frattura e frammentazione

The dynamic fracture of a body is a late-stage phenomenon typically studied under simplified conditions, in which a sample is deformed under uniform ...

A Cost-effective and Reliable Method to Predict Mechanical Stress in Single-use and Standard Pumps

Pumps are mainly used when transferring sterile culture broths in biopharmaceutical and biotechnological production processes. However, during the pumping process shear forces occur which can lead to qualitative and/or quantitative product loss. To calculate the mechanical stress with limited experimental expense, an oil-water emulsion system was used, whose suitability was demonstrated for drop size detections in bioreactors1. As drop breakup of the oil-water emulsion system is a function of mechanical stress, drop sizes need to be counted over the experimental time of shear stress investigations. In previous studies, the inline endoscopy has been shown to be an accurate and reliable measurement technique for drop size detections in liquid/liquid dispersions. The aim of this protocol is to show the suitability of the inline endoscopy technique for drop size measurements in pumping processes. In order to express the drop size, the Sauter mean diameter d32 was used as the representative diameter of drops in the oil-water emulsion. The results showed low variation in the Sauter mean diameters, which were quantified by standard deviations of below 15%, indicating the reliability of the measurement technique.

Shear stress investigations on an oil-water emulsion system result in drop breakup over the experimental time. To count drop sizes in pumping processes, the suitability of inline endoscopy was successfully demonstrated in this protocol.

Un metodo conveniente e affidabile per prevedere lo stress meccanico in monouso e pompe standard

Pumps are mainly used when transferring sterile culture broths in biopharmaceutical and biotechnological production processes. However, during the pumping ...

Standardized Method for Measuring Collection Efficiency from Wipe-sampling of Trace Explosives

One of the limiting steps to detecting traces of explosives at screening venues is effective collection of the sample. Wipe-sampling is the most common procedure for collecting traces of explosives, and standardized measurements of collection efficiency are needed to evaluate and optimize sampling protocols. The approach described here is designed to provide this measurement infrastructure, and controls most of the factors known to be relevant to wipe-sampling. Three critical factors (the applied force, travel distance, and travel speed) are controlled using an automated device. Test surfaces are chosen based on similarity to the screening environment, and the wipes can be made from any material considered for use in wipe-sampling. Particle samples of the explosive 1,3,5-trinitroperhydro-1,3,5-triazine (RDX) are applied in a fixed location on the surface using a dry-transfer technique. The particle samples, recently developed to simulate residues made after handling explosives, are produced by inkjet printing of RDX solutions onto polytetrafluoroethylene (PTFE) substrates. Collection efficiency is measured by extracting collected explosive from the wipe, and then related to critical sampling factors and the selection of wipe material and test surface. These measurements are meant to guide the development of sampling protocols at screening venues, where speed and throughput are primary considerations.

Optimized sampling protocols and the development of new wipe materials can be facilitated by standardized measurements of collection efficiency from wipe-sampling. Our approach for sampling trace explosives uses an automated device to control speed, force, and distance during wipe-sampling followed by extraction of collected explosives.

Metodo standardizzato per la misurazione Collection efficienza da Wipe-campionamento di esplosivi traccia

One of the limiting steps to detecting traces of explosives at screening venues is effective collection of the sample. Wipe-sampling is the most common ...

A Novel Method for In Situ Electromechanical Characterization of Nanoscale Specimens

Electrically assisted deformation (EAD) is increasingly being used to improve the formability of metals during processes such as sheet metal rolling and forging. Adoption of this technique is proceeding despite disagreement concerning the underlying mechanism responsible for EAD. The experimental procedure described herein enables a more explicit study compared to previous EAD research by removing thermal effects, which are responsible for disagreement in interpreting previous EAD results. Furthermore, as the procedure described here enables EAD observation in situ and in real time in a transmission electron microscope (TEM), it is superior to existing post-mortem methods that observe EAD effects post-test. Test samples consist of a single crystal copper (SCC) foil having a free-standing tensile test section of nanoscale thickness, fabricated using a combination of laser and ion beam milling. The SCC is mounted to an etched silicon base that provides mechanical support and electrical isolation while serving as a heat sink. Using this geometry, even at high current density (~3,500 A/mm2), the test section experiences a negligible temperature increase (&#60;0.02 &#176;C), thus eliminating Joule heating effects. Monitoring material deformation and identifying the corresponding changes to microstructures, e.g. dislocations, are accomplished by acquiring and analyzing a series of TEM images. Our sample preparation and in situ experiment procedures are robust and versatile as they can be readily utilized to test materials with different microstructures, e.g., single and polycrystalline copper.

A Novel Method for In Situ Electromechanical Characterization of Nanoscale Specimens

Isolating electrical and thermal effects on electrically assisted deformation (EAD) is very difficult using macroscopic samples. Metallic sample micro- and nanostructures together with a custom test procedure have been developed to evaluate the impact of applied current on the formation without joule heating and evolution of dislocations on these samples.

Un metodo novello per<em&gt; In Situ</em&gt; Caratterizzazione elettromeccanica dei campioni di nanoscala

Electrically assisted deformation (EAD) is increasingly being used to improve the formability of metals during processes such as sheet metal rolling and ...

Experimental Implementation of a New Composite Fabrication Method: Exposing Bare Fibers on the Composite Surface by the Soft Layer Method

The bipolar plate is a key component in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) and vanadium redox flow batteries (VRFBs). It is a multi-functional component that should have high electrical conductivity, high mechanical properties, and high productivity.
In this regard, a carbon fiber/epoxy resin composite can be an ideal material to replace the conventional graphite bipolar plate, which often leads to the catastrophic failure of the entire system because of its inherent brittleness. Though the carbon/epoxy composite has high mechanical properties and is easy to manufacture, the electrical conductivity in the through-thickness direction is poor because of the resin-rich layer that forms on its surface. Therefore, an expanded graphite coating was adopted to solve the electrical conductivity issue. However, the expanded graphite coating not only increases the manufacturing costs but also has poor mechanical properties.
In this study, a method to expose fibers on the composite surface is demonstrated. There are currently many methods that can expose fibers by surface treatment after the fabrication of the composite. This new method, however, does not require surface treatment because the fibers are exposed during the manufacture of the composite. By exposing bare carbon fibers on the surface, the electrical conductivity and mechanical strength of the composite are increased drastically.

A protocol to expose bare fibers on the composite surface by eliminating resin rich area is presented. The fibers are exposed during fabrication of the composites, not by the post surface treatment. The exposed carbon composites exhibit high electrical conductivity in the through-thickness direction and high mechanical property.

Implementazione sperimentale di un nuovo metodo di fabbricazione compositi: esponendo fibre nude sulla superficie composita dal metodo strato morbido

The bipolar plate is a key component in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) and vanadium redox flow batteries (VRFBs). It is a multi-functional ...

Method for Recording Broadband High Resolution Emission Spectra of Laboratory Lightning Arcs

Lightning is one of the most common and destructive forces in nature and has long been studied using spectroscopic techniques, first with traditional camera film methods and then digital camera technology, from which several important characteristics have been derived. However, such work has always been limited due to the inherently random and non-repeatable nature of natural lightning events in the field. Recent developments in lightning test facilities now allow the reproducible generation of lightning arcs within controlled laboratory environments, providing a test bed for the development of new sensors and diagnostic techniques to understand lightning mechanisms better. One such technique is a spectroscopic system using digital camera technology capable of identifying the chemical elements with which the lightning arc interacts, with these data then being used to derive further characteristics. In this paper, the spectroscopic system is used to obtain the emission spectrum from a 100 kA peak, 100 &#181;s duration lightning arc generated across a pair of hemispherical tungsten electrodes separated by a small air gap. To maintain a spectral resolution of less than 1 nm, several individual spectra were recorded across discrete wavelength ranges, averaged, stitched, and corrected to produce a final composite spectrum in the 450 nm (blue light) to 890 nm (near infrared light) range. Characteristic peaks within the data were then compared to an established publicly available database to identify the chemical element interactions. This method is readily applicable to a variety of other light emitting events, such as fast electrical discharges, partial discharges, and sparking in electrical equipment, apparatus, and systems.

Emission spectroscopy techniques have traditionally been used to analyze inherently random lightning arcs occurring in nature. In this paper, a method developed to obtain the emission spectroscopy from reproducible lightning arcs generated within a laboratory environment is described.

Metodo per la registrazione dei spettri ad alta risoluzione a banda larga degli arci fulmini di laboratorio

Lightning is one of the most common and destructive forces in nature and has long been studied using spectroscopic techniques, first with traditional ...

A Fabrication and Measurement Method for a Flexible Ferroelectric Element Based on Van Der Waals Heteroepitaxy

Flexible non-volatile memories have received much attention as they are applicable for portable smart electronic device in the future, relying on high-density data storage and low-power consumption capabilities. However, the high-quality oxide based nonvolatile memory on flexible substrates is often constrained by the material characteristics and the inevitable high-temperature fabrication process. In this paper, a protocol is proposed to directly grow an epitaxial yet flexible lead zirconium titanate memory element on muscovite mica. The versatile deposition technique and measurement method enable the fabrication of flexible yet single-crystalline non-volatile memory elements necessary for the next generation of smart devices.

In this paper, we present a protocol to directly grow an epitaxial yet flexible lead zirconium titanate memory element on muscovite mica.

Una fabbricazione e un metodo di misurazione per un elemento ferroelettrico flessibile basato su eteroepitassia di Van Der Waals

Flexible non-volatile memories have received much attention as they are applicable for portable smart electronic device in the future, relying on ...

Scalable Quantum Integrated Circuits on Superconducting Two-Dimensional Electron Gas Platform

To form a coherent quantum transport in hybrid superconductor-semiconductor (S-Sm) junctions, the formation of a homogeneous and barrier-free interface between two different materials is necessary. The S-Sm junction with high interface transparency will then facilitate the observation of the induced hard superconducting gap, which is the key requirement to access the topological phases (TPs) and observation of exotic quasiparticles such as Majorana zero modes (MZM) in hybrid systems. A material platform that can support observation of TPs and allows the realization of complex and branched geometries is therefore highly demanding in quantum processing and computing science and technology. Here, we introduce a two-dimensional material system and study the proximity induced superconductivity in semiconducting two-dimensional electron gas (2DEG) that is the basis of a hybrid quantum integrated circuit (QIC). The 2DEG is a 30 nm thick In0.75Ga0.25As quantum well that is buried between two In0.75Al0.25As barriers in a heterostructure. Niobium (Nb) films are used as the superconducting electrodes to form Nb- In0.75Ga0.25As -Nb Josephson junctions (JJs) that are symmetric, planar and ballistic. Two different approaches were used to form the JJs and QICs. The long junctions were fabricated photolithographically, but e-beam lithography was used for short junctions&#8217; fabrication. The coherent quantum transport measurements as a function of temperature in the presence/absence of magnetic field B are discussed. In both device fabrication approaches, the proximity induced superconducting properties were observed in the In0.75Ga0.25As 2DEG. It was found that e-beam lithographically patterned JJs of shorter lengths result in observation of induced superconducting gap at much higher temperature ranges. The results that are reproducible and clean suggesting that the hybrid 2D JJs and QICs based on In0.75Ga0.25As quantum wells could be a promising material platform to realize the real complex and scalable electronic and photonic quantum circuitry and devices.

Quantum integrated circuits (QICs) consisting of array of planar and ballistic Josephson junctions (JJs) based on In0.75Ga0.25As two-dimensional electron gas (2DEG) is demonstrated. Two different methods for fabrication of the two-dimensional (2D) JJs and QICs are discussed followed by the demonstration of quantum transport measurements in sub-Kelvin temperatures.

Circuiti integrati quantistici scalabili sulla piattaforma di gas elettronico a due dimensioni superconduttori

To form a coherent quantum transport in hybrid superconductor-semiconductor (S-Sm) junctions, the formation of a homogeneous and barrier-free interface ...

Un metodo Standard e affidabile per fabbricare nanoelettronica bidimensionale

Riepilogo

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Un metodo per fabbricare nanostrutture d'argento disconnesse in 3D