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.

모세 2 층 크리스탈 (그림 1의 1 단계 참조) 1. 구조 특성 <ol><li> XRD 측정 절차 <ol><li> 또는 홀더 (석영 분말과 바인더를 혼합하고, 슬라이드 글래스에 도말 하였다) 결정 분말 (5 × 5 × 0.1 X 10 X 0.5 mm 3의 크기 범위로) 모스 2 층 크리스탈 마운트. </li><li> 홀더 표면에 결정 층의 표면과 평행하게되도록하여 슬라이드 글래스 홀더를 누른다. </li><li> 회절에 샘플 홀더를 넣습니다. </li><li> 회절의 문을 닫습니다. </li><li> 제조업체의 지침에 따라 빔 라인을 보정합니다. </li><li> 입력 측정 등이 주사 범위 (10 ~ 80 °) 등의 파라미터, 증분 (0.004 °), 및 유지 시간 (0.1 초). </li><li> 회절에 연결된 컴퓨터에 DIFFRAC.Measurement 센터 프로그램을 시작하고 제조업체의 프로토에 따라 데이터와 이름 데이터 파일을 저장안부. </li><li> 소프트웨어를 사용하여 회절 피크의 위치를 식별하여 XRD 패턴을 분석하고 모스 2 층의 결정 (32, 33) 중 하나의 방향의 평면 아웃 및 단일 결정 품질을 확인 JCPDS 카드 데이터베이스의 표준 데이터와 비교 . </li></ol></li><li> 마이크로 라만 측정 절차 <ol><li> 표준 시료로서 실리콘 웨이퍼를 사용하여 라만 장비 교정을 수행한다. 실리콘 웨이퍼의 측정은 관심 모스 2 층의 결정에 대해 아래에 설명 된 절차와 동일하다. </li><li> 슬라이드 글라스에 모스 2 층 크리스탈을 탑재합니다. </li><li> 광학 현미경의 홀더에 슬라이드 글라스를 넣고 백색 광원과 시료 표면에 초점을 맞 춥니 다. </li><li> 레이저 빔 (514 nm의 파장)에 흰색 빛의 광원을 전환합니다. </li><li> 같은 파수 스캔 범위로 입력 측정 파라미터 (150-500cm -1), integrATION 시간 (10 초), 주사 횟수 (10-30 시간). </li><li> 라만 분광기에 연결된 컴퓨터에서 프로그램을 시작하고 다음 데이터와 제조 업체의 프로토콜에 따라 이름 데이터 파일을 저장합니다. </li><li> 그들의 피크 폭 및 소프트웨어를 사용하여 위치를 식별함으로써 라만 스펙트럼을 분석하고 모스 2 결정 층 (34,35)의 결정 구조의 종류와 품질을 확인하기 위해 참조 표준에서의 데이터와 비교한다. </li></ol></li></ol> 모세 2 층 나노 결정 장치 2. 제작 <ol><li> 레이어 크리스탈 기계 각질 제거 <ol><li> 아세톤과 알코올로 청소 핀셋. </li><li> 반짝이 표면 모스 2 층 결정 (4~8 개)를 선택 (즉, 거울처럼 결정면)와 핀셋 영역 크기보다 큰 0.5 × 0.5 mm (2)의 영역 크기와 다이 싱 테이프에 넣어 20 × 60mm 2.</li><li> 약 20 배를 층 크리스탈 각질을 제거하고 작업을 반복 반으로 테이프를 접습니다. 일반적 층 결정 폭 (도 1의 단계 2 참조)에 많은 마이크로 미터 크기의 결정으로 제거 될 수있다. </li><li> 이러한 제거 모세 2 층 미결정의 크기와 형태 학적 관찰하는 현미경 실에 레이어 나노 분말 다이 싱 테이프를 넣습니다. 나노 결정 층의 분포 폭이 1~20 μm의 경우에, 나노 분말 제조 장치에 대한 기준을 충족 할 수있다. </li></ol></li><li> 장치 템플릿에 레이어 나노 결정의 분산 <ol><li> 장치 템플릿 레이어 나노 분말 거꾸로와 다이 싱 테이프를 넣습니다. 템플릿의 SiO2 인 여섯 프리 패터닝의 Ti (30 ㎚) / 금 (90 ㎚)의 SiO2 표면에 전극 (300 ㎚) 코팅 된 실리콘 기판 (도 1의 공정 4 참조). 템플릿의 영역 크기는 5 × 5mm이고 <suP&gt; 2. </li><li> 일부 나노 결정 (약 10 ~ 100 개) 템플릿에 가을을 가볍게 다이 싱 테이프를 누릅니다. </li><li> 분산 된 나노 광학 현미경으로 관찰 할 수는 없습니다 경우 광학 현미경으로 때로는 현미경에 의해 템플릿에 나노 결정의 수 밀도 및 분산 상태를 확인합니다. 보통 2 서로 중복없이 템플릿 (80 X 80 μm의 2 영역) 중앙 광장에 분산 된 나노 결정의 5 개 (영역 크기보다 큰 2 × 2 μm의 2)에 다음 FIB 처리를위한 더 나은 조건이다 . </li></ol></li><li> FIB에 의해 전극 제작 <ol><li> 마운트 전도성 동박 테이프를 사용 FIB 홀더 템플릿. 통상적으로, 3 × 2.4 cm (2)의 테이프를 행하는 영역 6-8 템플릿 실장에 필요 하였다. </li><li> FIB 챔버에 홀더를 넣습니다. </li><li> 버튼을 클릭하여 10-5 mbar에서 아래로 진공도에 실을 대피&quot;펌프&quot;. </li><li> SEM 모드 전자 빔 전류 (41 PA) 및 가속 전압 (kV의 10)을 설정한다. </li><li> FIB 모드 이온빔 전류 (0.1 NA) 및 가속 전압 (kV의 30)을 설정한다. </li><li> 각각 &quot;가스 주입&quot;블록과 버튼 &quot;콜드&quot;버튼 &quot;에 빔&quot;을 클릭하여 이온 빔 시스템 및 가스 주입 시스템 (GIS)를 따뜻하게. </li><li> 버튼 &quot;빔&quot;을 클릭하여 전자 빔을 켜고 100 배의 낮은 배율로 이미지에 초점을 맞 춥니 다. </li><li> SEM 모드 10mm에서 Z 축 작동 거리 (WD)을 설정합니다. </li><li> 5000 배의 배율을 설정하고 초점을 맞 춥니 다. </li><li> 버튼 &quot;탐색&quot;및 입력 경사각 &quot;52&quot;을 클릭하여도 52에 홀더의 경사 각도를 설정한다. </li><li> 전극 FABRICA (5에서 3,000 nm의 범위) 일정 두께와 모스 2 층 나노 결정과 직사각형과 정사각형 모양을 선택기. </li><li> 버튼 &quot;스냅 샷&quot;을 클릭하여 전극을 제조하기 전에 대상으로 자연 그대로의 재료 (1000 배에서 10000까지) 다른 배율의 SEM 이미지를 가져 가라. </li><li> 모드 집속 이온빔을 이온빔 충격 하에서 대상 물질의 노출 시간을 감소시키기 위해 스냅 사진 모드가 FIB 화상을 전환. </li><li> 증착 된 Pt 전극 (0.2 내지 1.0 μm의) 값, 두께, 전극 증착 영역을 정의 &quot;편 증착&quot;모드를 선택하고, 입력. </li><li> &quot;가스 주입&quot;블록의 상자 &quot;백금 출발&quot;을 클릭하여 챔버로 GIS의 모세관을 소개합니다. </li><li> 다시 스냅 샷 모드로 이미지를 가지고 원래 정의 된 패턴이 약간 이동하면 전극의 위치를​​ 수정합니다. </li><li> 버튼을 &quot;시작 패터닝&quot;를 클릭하여 FIB 증착를 켭니다. </li><li> 증착 한 후, 다시 &quot;백금 D 상자를 unclicking하여 GIS의 모세관을 그립니다가스 주입 &quot;블록&quot;의 &quot;EP. </li><li> SEM 모드로 전환 층 나노 결정에 증착 된 백금 전극의 결과를 확인한다. </li><li> 두 개 또는 네 개의 전극 (그림 1의 3 단계 참조) 완성 된 장치의 다른 배율의 SEM 이미지를 가져 가라. </li><li> 버튼 &quot;탐색&quot;입력 경사각 &quot;0&quot;을 클릭하여 0도에 홀더 반환의 기울기 각도를 설정합니다. </li><li> 버튼 &quot;스냅 샷&quot;을 클릭하여 재료의 폭 및 전극 간 거리의 추정​​에 대해 서로 다른 배율에서 최상위 볼 SEM 이미지를 가져 가라. </li><li> 각각 전자 빔 및 이온 빔 시스템의 전원을 끄고 &quot;가스 주입&quot;블록에있는 버튼 &quot;빔 Off&quot;로하고 버튼 &quot;따뜻한&quot;를 클릭하여 GIS 시스템을 냉각. </li><li> 버튼 홀더을 다음 &quot;환기&quot;를 클릭하여 도입 질소 가스에 의해 챔버 환기챔버 중. 그것은 일반적으로 배출 공정을 완료 5~10 분 걸린다. </li><li> 챔버 문을 닫고 챔버 대피. </li></ol></li></ol> 모스 2 층 나노 결정 장치의 3 요소 특성 분석 <ol><li> AFM에 의해 레이어 나노 결정의 두께 측정 <ol><li> 프로브 홀더에 AFM 캔틸레버를 설치합니다. </li><li> AFM 프로그램의 전원을 켜고 &quot;ScanAsyst&quot;모드를 선택합니다. </li><li> 프로브 홀더를로드 AFM 스테이션의 레이저 다이오드 헤드와 연결. </li><li> 입사 레이저 빔 위치 및 제조자의 프로토콜에 따라 캔틸레버를 정렬 교정을 수행한다. </li><li> 구리 호일 테이프하여 샘플 홀더에 샘플 (FIB 제작 된 레이어 나노 결정 장치와 템플릿 칩)를 탑재합니다. </li><li> AFM 역에 샘플 홀더를 넣습니다. </li><li> 레이저 빔 또는 AFM의 cantilev 대략 아래 위치로 샘플 홀더를 이동어. </li><li> 나노 결정 층의 광학 현미경 이미지를 집중하여 포커스 위치에 AFM 캔틸레버를 내려. </li><li> 이러한 스캔 영역 (6 × 6-30 X 30 μm의 2), 주파수 (Hz에서 0.5 ~ 1.5), 해상도 (256-512 선) 등의 입력 스캔 매개 변수를 설정합니다. </li><li> 프로그램을 시작하고 제조 업체의 프로토콜에 따라 데이터를 저장합니다. </li><li> AFM 캔틸레버를 올리고 샘플 홀더를 꺼내. </li><li> 만약 필요 위에서 설명한 측정 절차를 두 번째 샘플을로드하고 반복합니다. </li><li> 소프트웨어 &quot;나노 스코프 분석&quot;을 사용하여 AFM 이미지 높이 프로파일을 분석하여 나노 결정 층의 두께를 추정한다. AFM 이미지에서 측면 높이 프로파일을 선택하고 프로파일의 패턴 화 된 영역에서 평균 두께 값을 결정한다. (그림 2D 및 2E 참조) </li></ol></li><li> 나노 결정 층의 전류 대 전압 (IV) 측정 <ol><li> 산구리 호일 테이프로 운모 기판에 샘플 (FIB 제작 된 레이어 나노 결정 장치와 템플릿 칩). </li><li> Ag 페이스트에 의한 칩의 전극 상에 에나멜 와이어 또는 구리 와이어 본드. (그림 1의 4 단계를 참조하십시오.) </li><li> 프로브 스테이션 실에서 완성 된 샘플을로드하고는 구리 호일 테이프하여 샘플 홀더에 고정합니다. 극저온 프로브 스테이션은 어두운 환경에 위치했다. (그림 1의 5 단계를 참조하십시오.) </li><li> 샘플의 전기 배선과 하나 프로브 하나의 금속 전극을 납땜. </li><li> 챔버 상부 캡 아래 10-4 밀리바에 실을 대피. 프로브 스테이션에 액체 질소를 도입하여 77 K까지 시료를 냉각. 온도 범위 (일반적으로 80 내지 320 K)의 간격을 설정하고, 온도 제어에 대한 드웰 시간. (단 온도에 따라 측정에 필요한). </li><li> 전압 INTE (-1에서 1 V로 일반적으로)인가 전압 청소 범위를 설정rval에 (0.01 V), 및 2 단자 IV 측정 초고 임피던스 다기능 전위계의 제한된 최대 전류 (10 또는 100 μA). 4 단자 측정에 대해, (전형적으로 -100 내지 100 μA)에서인가되는 전류 범위 및 전류 주사 간격 (1 μA)를 설정한다. </li><li> 프로그램을 시작하고, 실온에서 또는 다른 온도에서 IV 데이터를 저장한다. </li><li> 필요한 경우 챔버 뚜껑을 열고 챔버에서 샘플을 채취. </li><li> 필요하다면 제 2 샘플을 로딩하고 상기 절차를 반복한다. </li><li> 소프트웨어를 사용하여인가 전압 데이터 대 측정 된 전류를 플롯하여 IV 곡선을 분석한다. 선형 피팅 함수를 선택하여 IV 커브를 장착한다. IV 곡선의 선형성을 확인하고 경사 값 (즉 컨덕턴스 값)을 얻었다. (그림 1에서 6 단계를 참조하십시오.) </li><li> IV 곡선 m에 대한 단계 3.2.10을 반복필요하면 다른 온도에서 easured. </li><li> IV, SEM에 의해 얻어진 매개 변수를 채용하여 방정식 σ = G (t / TW)에 따른 도전율 (σ) 값을 계산하고, 컨덕턴스 (G), 두께 (t), (w)의 폭과 길이 (포함 AFM 측정 레이어 나노 결정의 L). </li><li> 나노 결정 층의 두께에 비해 전기 전도도 및 전도도 값의 곡선을 그린다. </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.

σ 값과 상기 나노 결정 층에서의 사이즈에 대한 의존성의 정확한 결정은 전기 접점의 품질에 크게 의존한다. 금속 전극을 증착에 사용되는 FIB 증착법은 연구 내내 결정적인 역할을 하였다. 에 따른 전기적, 구조 및 조성은 백금 금속 및 모스 (2) 사이의 상기 비정질 도전 합금의 형성에 의해 촉진되었다 모스 2 MOS 2 장치에서, FIB 증착법을 이용하여, 안정적이고, 재현?...

이러한 MOS 2 모스 2, WS 2, WSE 2 같은 전이 금속 dichalcogenides (TMDS)은, 관심 2 차원 층상 구조 및 반도체 특성을 가지고 1-3. 최근에 과학자들은 MOS (2)의 단층 구조로 인해 양자 구속 효과에 실질적으로 향상된 발광 효율을 나타낸다는 것을 발견했다. 새로운 다이렉트 밴드 갭 반도체 재료의 발견은 상당한 관심을 끌고있다 4-7. 또한, TMDS의 쉽게 박리 층 구조는 2D 물질의 기본적인 성질을 연구하기위한 우수한 플랫폼이다. 밴드 갭이없는 금속 그라 달리 TMDS 내재 반도체 특성을 가지고, 1-2 1,3,8 eV의 범위의 밴드 갭을 갖는다. TMDS 9의 삼원 계 화합물 및 그래 핀과 이들 화합물의 통합 가능성 차원 구조를 제공하는 전례 OPPortunity은 초박형 및 유연한 전자 장치를 개발. 모세 2 18 - 1 약 50cm 2 V - 1 초 - 1 초 - 1 MOS 2월 10일부터 17일까지을위한 그래 핀과는 달리, 2D TMDS의 실온 전자 이동도 값은 중간 수준 (1~200센티미터 2 V에있다 ). 1 초 - -. 1 19-21 그럼에도 반도체 TMD 단층이 우수한 소자 성능을 나타낼 그래 핀의 이동도 최적 값은 높은 10,000cm 2 V보다 것으로보고되었다. 예를 들어, 10 (6) -10 (9) 10,12,17,18,22까지 온 / 오프 비율에 매우 높은 모스 2 모스 2 단층 또는 다층 전계 효과 트랜지스터 전시. 따라서, 2D 및 TMDS의 기본적인 전기적 특성을 이해하는 것이 중요IR 대량 재료. 그러나, 층의 물질의 전기적 성질의 연구가 부분적으로 인해 결정 층에 양호한 오믹 접촉을 형성하는데 어려움 방해되었다. 세 가지 방법, 새도우 마스크 증착 (SMD) (23), 전자빔 리소그래피 (EBL) (24, 25), 및 초점 이온 빔 (FIB) 증착은, (26, 27)은 나노 물질에 전기 접점을 형성하기 위해 사용되어왔다. SMD는 일반적으로 마스크로서 구리 그리드의 사용을 포함하기 때문에, 두 개의 접촉 전극 사이의 간격은 10 ㎛의보다 거의 더 크다. EBL 및 FIB 증착 달리 기판상의 전극 어레이의 금속 증착 또는 타겟팅 SMD 방식에 대한 관심의 나노 물질을 선택하지 않고 수행된다. 이 방법은 금속 패턴이 정확하게 개별 나노 전극 상에 증착되는 것을 보장 할 수 없다. SMD 방식의 결과는 기회의 요소를 갖는다. EBL과 FIB 증착 방법에 사용되는주사 전자 현미경 (SEM) 시스템; 나노는 직접 관찰 전극 증착을 위해 선택 될 수있다. 또한 EBL 용이 선폭 100nm보다 작은 간격 접촉 전극과 금속 전극을 제조하는데 사용될 수있다. 그러나, 잔류 리소그래피 불가피 금속 전극과 나노 물질 사이에 절연 층의 형성을 초래하는 동안 남아 나노 물질 표면에 레지스트. 따라서, EBL은 높은 접촉 저항을 이끈다. FIB 증착 관통 전극 제조의 가장 큰 장점은 낮은 접촉 저항을 초래한다는 것이다. 금속 증착이 한정된 영역에서의 이온 빔을 이용하여 유기 금속 전구체의 분해에 의해 수행되므로, 금속 증착 및 이온 충격이 동시에 발생한다. 이것은 금속 반도체 인터페이스를 파괴 및 쇼트 키 콘택의 형성을 방지 할 수있다. 이온 충격 또한 hydrocar 같은 표면 오염물을 제거 할 수있다접촉 저항을 감소 BONS 네이티브 산화물,. FIB 증착 오믹 접촉을 통해 제조 된 나노 물질은 다른 27-29 대해 입증되었다. 또한, FIB 증착 방법에서 전체 제조 과정 EBL에 비해 간단하다. 반도체 층은 일반적으로 고도의 이방성 전기 전도 쇼로, 층간 방향의 전도성은 면내 방향 (30, 31)에 비해 수십배 더 낮다. 이 특성은 오믹 접점을 제조하고 전기 전도도를 결정하는 어려움을 증가시킨다. 따라서, 본 연구에서, FIB 증착 층은 반도체 나노 구조의 전기적 특성을 연구 하였다.

<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

가공이 쉬운 2 차원 구조를 갖는 층 반도체는 차세대 초박형 유연한 광자 및 전자 디바이스의 개발에 대한 새로운 방향을 제시 간접 투 직접 밴드 갭 전환 및 우수한 트랜지스터 성능을 나타낸다. 향상된 발광 양자 효율이 원자 적으로 널리 얇은 2D 결정에서 관찰되었다. 그러나, 양자 구속 두께 이후 또는 심지어 마이크로 미터 스케일의 치수 효과가 기대되지 않고, 거의 관찰되지 않았다. 이 연구에서, 몰리브덴 diselenide (모스 2) 2 차원 또는 4 단자 소자로서 제작 하였다 6-2,700 nm의 두께의 범위로 결정 층을 포함한다. 오믹 접촉 형성이 성공적 콘택트 금속으로서 백금 (백금)를 사용하여 집속 이온 빔 (FIB) 퇴적 법에 의해 달성되었다. 다양한 두께와 레이어 결정 다이 싱 테이프를 사용하여 간단한 기계적인 각질 제거를 통해 제조 하였다. 전류 - 전압 곡선 measuremenTS는 나노 결정 층의 전도도 값을 결정하기 위해 수행되었다. 또, 고분해능 투과형 전자 현미경은, 선택된 영역의 전자 회절, 및 에너지 분산 형 X 선 분광법 FIB-제조 모스 2 장치의 금속 - 반도체 콘택의 계면의 특성을 이용 하였다. 방법을 적용한 후, 모스 2 -layer 반도체 용 넓은 두께 범위에서 실질적인 두께 의존성 전기 전도도가 관찰되었다. 2,700에서 6 nm의 두께의 감소와 함께 - 1 1cm - 전도도는 1500 Ω 4.6에서 크기의 두 개의 원 이상 구매시 증가했다. 또한, 온도 의존성 전도성 얇은 모스 2 다층막은 벌크들 (36-38 meV 인)보다 상당히 작다 meV 인 3.5에서 8.5 사이의 활성화 에너지, 상당히 약한 반도체 성 거동을 나타내 것으로 나타났다. ProbaBLE면 지배적 수송 특성 및 모스 2 고 표면 전자 농도의 존재가 제안되어있다. 유사한 결과가도 2 및 MOS 등 WS 2 층과 같은 다른 반도체 재료를 얻을 수있다.

두께가 다른 나노 물질 층의 전기 전도도 (G) 및 전도도 (σ)의 결정된 값은 전기 접점의 품질에 크게 의존한다. FIB 증착 제작 된 2 단자 모스의 오믹 컨택 2 장치는 전류 - 전압 (I - V) 측정에 의해 특징 곡선. 실온 I - 두께가 다른 2 단자 모스 2 나노 플레이크 장치 V 곡선은도 2a에 도시되어있다. I - V 곡선은 선형...

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.

오믹 접촉 제조 집중 이온 빔 기술 및 전기 특성 계층 반도체 나노 구조를 위해 사용

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 조회수.  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. 

비디오: 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.

Plasmonic의 광전 테라 헤르츠 터의 설계, 제작 및 실험 특성

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

연구

공학

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.

빛의 통과 앤더슨 현지화 무질서 폴리머 광섬유의 제조 및 특성

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.

작성 및 산화물 나노 구조의 저온 특성

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.

광학 가포 전환을 통해 패터닝 - 제조 및 특성

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.

나노 광학 컨베이어 벨트의 제작 및 운영

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.

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

Phase Diagram Characterization Using Magnetic Beads as Liquid Carriers

Magnetic beads with ~1.9 &#181;m average diameter were used to transport microliter volumes of liquids between contiguous liquid segments with a tube for the purpose of investigating phase change of those liquid segments. The magnetic beads were externally controlled using a magnet, allowing for the beads to bridge the air valve between the adjacent liquid segments. A hydrophobic coating was applied to the inner surface of the tube to enhance the separation between two liquid segments. The applied magnetic field formed an aggregate cluster of magnetic beads, capturing a certain liquid amount within the cluster that is referred to as carry-over volume. A fluorescent dye was added to one liquid segment, followed by a series of liquid transfers, which then changed the fluorescence intensity in the neighboring liquid segment. Based on the numerical analysis of the measured fluorescence intensity change, the carry-over volume per mass of magnetic beads has been found to be ~2 to 3 &#181;l/mg. This small amount of liquid allowed for the use of comparatively small liquid segments of a couple hundred microliters, enhancing the feasibility of the device for a lab-in-tube approach. This technique of applying small compositional variation in a liquid volume was applied to analyzing the binary phase diagram between water and the surfactant C12E5 (pentaethylene glycol monododecyl ether), leading to quicker analysis with smaller sample volumes than conventional methods.

Here, we present a protocol to investigate multi-component phase diagrams using externally controlled magnetic beads as liquid carriers in a lab-in-tube approach. This approach can aid in applications that seek to gather further information on phase change in complex liquid systems.

단계도 특성 액체 캐리어로 자기 구슬을 사용하여

Magnetic beads with ~1.9 &#181;m average diameter were used to transport microliter volumes of liquids between contiguous liquid segments with a tube for ...

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.

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.

집중 된 이온 빔 제작 현장에서 테스트 LiPON 기반 고체 리튬-이온 Nanobatteries

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.

단일 레이어 사각형 SnSe 대형 조각의 대기압 제조

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

Methods Article

오믹 접촉 제조 집중 이온 빔 기술 및 전기 특성 계층 반도체 나노 구조를 위해 사용