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

1. Caracterização Estrutural de Mose 2 Crystals Layer (Consulte a Etapa 1 na Figura 1) <ol><li> DRX Procedimento de Medição <ol><li> Montar um cristal mose camada 2 (com o intervalo de tamanho de 5 x 5 x 0,1-10 x 10 x 0,5 mm 3) ou pó de cristal (que foi misturado com o pó de quartzo e aglutinante e foi manchada sobre a lâmina de vidro) sobre o suporte. </li><li> Pressionar o suporte por uma lâmina de vidro para assegurar a camada de cristal superfície paralela à superfície de suporte. </li><li> Coloque o suporte de amostras para o difratômetro. </li><li> Feche as portas do difratômetro. </li><li> Calibrar linha do feixe de acordo com as instruções do fabricante. </li><li> Parâmetros de medição de entrada, como o 2 faixa de varredura (10-80 °), o incremento (0,004 °), e o tempo de permanência (0,1 seg). </li><li> Inicie o programa DIFFRAC.Measurement Center no computador conectado à difratômetro e, em seguida, salvar os dados e nome do arquivo de dados de acordo com a proto do fabricantecol. </li><li> Analisar o padrão de DRX, identificando as posições dos picos de difração usando o software e, em seguida, comparar com os dados padrão do banco de dados do cartão JCPDS para confirmar a única qualidade fora do plano de orientação e single-cristalina das Mose 2 cristais camada 32,33 . </li></ol></li><li> Micro-Raman Procedimento de Medição <ol><li> Realize a calibração do equipamento Raman usando uma pastilha de silício que a amostra padrão. A medição da bolacha de silício é o mesmo que o procedimento descrito a seguir para o interesse mose 2 camada de cristal. </li><li> Montar um cristal camada Mose 2 no vidro do slide. </li><li> Coloque o vidro slide no suporte de microscópio óptico e foco superfície da amostra com uma fonte de luz branca. </li><li> Mudar a fonte de luz de uma luz branca para um feixe de laser (comprimento de onda a 514 nm). </li><li> Parâmetros de medição de entrada, como a faixa de varredura número de onda (150-500 cm-1), o INTEGRção do tempo (10 segundos), e o número de vezes de verificação (10-30 vezes). </li><li> Inicie o programa no computador acoplado a espectrômetro Raman o e depois salvar os dados e nome do arquivo de dados de acordo com o protocolo do fabricante. </li><li> Analisar o espectro de Raman, identificando suas larguras e posições usando o software de pico e, em seguida, comparar com dados padrão a partir de referências para confirmar o tipo de estrutura cristalina e qualidade dos Mose 2 cristais da camada de 34,35. </li></ol></li></ol> 2. Fabricação de Mose 2 Camada Devices nanocristais <ol><li> A esfoliação mecânica de cristais Camada <ol><li> Pinças limpas com acetona e álcool. </li><li> Escolha os Mose 2 cristais de camada (4 a 8 peças) com uma superfície brilhante (ou seja, espelho-como a cara de cristal) e um tamanho de área maior do que 0,5 x 0,5 mm2 com a pinça e colocá-los na fita para corte com um tamanho da área 20 x 60 mm 2.</li><li> Dobre a fita ao meio para esfoliar a camada de cristal e repetir a ação cerca de vinte vezes. Normalmente, os cristais da camada pode ser desmontado em muitos cristais de tamanho micrométrico de largura (ver Passo 2 na Figura 1). </li><li> Coloque a fita em cubos com o pó camada de nanocristais na câmara de SEM para observar os tamanhos e morfologias destes despojado Mose 2 camada microcrystal. Se as distribuições de largura da camada de nanocristais estão no 1-20 pm, o pó de nanocristais pode cumprir os critérios para a fabricação de dispositivos. </li></ol></li><li> Dispersão dos Nanocrystals camada sobre o modelo de dispositivo <ol><li> Colocar a fita para corte com a camada de pó de nanocristais de cabeça para baixo sobre o dispositivo de molde. O molde é SiO2 (300 nm) com o substrato de silício -Revestido dezasseis Ti pré-modelado (30 nm) / Au (90 nm) na superfície de eléctrodos de SiO 2 (ver Passo 4 na Figura 1). O tamanho do modelo de área é de 5 x 5 mm <sup&gt; 2. </li><li> Toque na fita para corte levemente para fazer algumas nanocristais (cerca de 10 a 100 peças) se enquadram no modelo. </li><li> Verifique o número e densidade condição dispersão do nanocristais no modelo por microscópio óptico ou, por vezes, SEM se os nanocristais dispersas não pode ser observado por microscópio óptico. Normalmente 2 a 5 peças de nanocristais (tamanho área maior do que 2 x 2 mm 2) dispersos na praça central (com área de 80 x 80 mm 2) do modelo, sem se sobrepor uns aos outros são as melhores condições para o processamento seguinte FIB . </li></ol></li><li> Fabricação Eletrodo pela FIB <ol><li> Mount templates no suporte da FIB utilizando a realização de fita de folha de cobre. Tipicamente, a área de realização da fita de 3 x 2,4 cm 2 foi necessária para a montagem de 6-8 modelos. </li><li> Coloque o suporte na câmara FIB. </li><li> Evacuar a câmara com o grau de vácuo até 10 -5 mbar clicando no botão&quot;Bomba&quot;. </li><li> Ajustar a corrente de feixe de electrões (41 Pa) e a tensão de aceleração (10 kV) para o modo de SEM. </li><li> Ajustar a corrente de feixe de iões (0,1 nA) e tensão de aceleração (30 kV) para o modo de FIB. </li><li> Aqueça o sistema de feixe de íons e-injeção do sistema de gás (GIS) clicando no botão &quot;viga em&quot; eo botão &quot;Cold&quot; no bloco &quot;Injeção de Gás&quot;, respectivamente. </li><li> Ligue o feixe de elétrons, clicando no botão &quot;Feixe On&quot; e focalizar a imagem a um pequeno aumento de 100X. </li><li> Defina a distância z-axial de trabalho (WD) a 10 mm para o modo de SEM. </li><li> Defina a ampliação em 5,000X e se concentrar. </li><li> Defina o ângulo de inclinação do titular a 52 graus, clicando no botão &quot;Navegação&quot; e insira o ângulo de inclinação &quot;52&quot;. </li><li> Seleccionar uma camada de nanocristais mose 2 com uma certa espessura (que varia de 5 a 3.000 nm) e uma forma rectangular e quadrada para o eléctrodo Fabricação. </li><li> Tome as imagens SEM em diferentes ampliações de 1000X (10.000 vezes) do material como novo alvo antes de fabricação eletrodo clicando no botão &quot;Snapshot&quot;. </li><li> Alternar para o modo de FIB e tomar uma imagem FIB pelo modo instantâneo para reduzir o tempo de exposição do material alvo sob bombardeio feixe de íons. </li><li> Definir área de deposição do eletrodo, selecione o modo &quot;deposição de Pt&quot;, e entrada a espessura (0,2-1,0 mm) valor do eletrodo Pt depositado. </li><li> Introduzir o capilar de GIS para a câmara, clicando na caixa &quot;Pt dep&quot; no bloco &quot;Injeção de Gás&quot;. </li><li> Aqui uma imagem pelo modo instantâneo novamente e modificar a posição dos eléctrodos, se o padrão definido originalmente desloca ligeiramente. </li><li> Ligue a deposição FIB clicando no botão &quot;Iniciar Patterning&quot;. </li><li> Após a deposição, desenhe o capilar de GIS volta por unclicking a caixa &quot;Pt dep &quot;no&quot; bloco de injecção de gás &quot;. </li><li> Alternar para o modo SEM e verificar o resultado dos eletrodos de platina depositada sobre a camada de nanocristais. </li><li> Tome as imagens SEM em diferentes ampliações dos dispositivos completados com dois ou quatro eletrodos (veja o Passo 3 na Figura 1). </li><li> Defina o ângulo de inclinação do retorno titular a 0 graus, clicando no botão &quot;Navegação&quot; e insira o ângulo de inclinação &quot;0&quot;. </li><li> Tome as imagens de alta visto SEM em diferentes ampliações para as estimativas da largura material de eletrodo e inter-distância, clicando no botão &quot;Snapshot&quot;. </li><li> Desligue os sistemas de feixe por feixe de elétrons e de íons e arrefecer sistema GIS, clicando no botão &quot;Feixe Off&quot; eo botão &quot;Warm&quot; no bloco &quot;Injeção de Gás&quot;, respectivamente. </li><li> Ventilar a câmara através da introdução de gás nitrogênio, clicando nos botões &quot;desabafar&quot; e, em seguida, tomar o titularfora da câmara. Ele normalmente leva de 5 a 10 minutos para concluir o processo de ventilação. </li><li> Feche a porta da câmara e evacuar a câmara. </li></ol></li></ol> 3. caracterizações do Mose 2 Camada Devices nanocristais <ol><li> Medição da espessura de camada por nanocristais AFM <ol><li> Instale o cantilever AFM para o titular da sonda. </li><li> Ligue programa AFM e selecionar o modo &quot;ScanAsyst&quot;. </li><li> Coloque o porta-sonda e conectá-lo com o diodo laser cabeça de estação de AFM. </li><li> Realizar a calibração para alinhar a posição do feixe de laser incidente e o braço de suporte de acordo com o protocolo do fabricante. </li><li> Monte a amostra (o chip modelo com dispositivos de nanocristais camada pré-fabricadas das FIB) no suporte de amostras de fita de folha de Cu. </li><li> Carregar o suporte de amostras para a estação de AFM. </li><li> Mover o suporte de amostra para a posição de, aproximadamente, por baixo do feixe de laser ou AFM cantilever. </li><li> Mais abaixo AFM cantilever para a posição do foco, concentrando-se a imagem do microscópio óptico da nanocristais camada. </li><li> Entrada de parâmetros de rastreamento, tais como a área de digitalização (6 x 30/06 x 30 mm 2), a frequência (0,5-1,5 Hz), ea resolução (256-512 linhas). </li><li> Inicie o programa e salvar dados de acordo com o protocolo do fabricante. </li><li> Elevar o cantilever AFM e tirar o suporte de amostras para fora. </li><li> Coloque a segunda amostra e repita o procedimento de medição descrito acima, se necessário. </li><li> Estimar a espessura da camada de nanocristais através da análise da imagem e altura do perfil AFM utilizando o software &quot;Análise Nanoscope&quot;. Seleccionar um perfil lateral, altura a partir da imagem AFM e determinação do valor médio da espessura da área de achatar o perfil. (Veja Figura 2d e 2e) </li></ol></li><li> Corrente versus tensão (IV) mensuração dos nanocristais camada <ol><li> Mountda amostra (o chip modelo com dispositivos de nanocristais camada pré-fabricadas das FIB) sobre o substrato de mica por fita de folha de Cu. </li><li> Ligar os fios esmaltados ou fios de Cu sobre os eletrodos do chip por Ag colar. (Consulte a Etapa 4 na Figura 1). </li><li> Coloque a amostra completa na câmara de estação de sonda e corrigi-lo no suporte de amostras de fita de folha de Cu. A estação de sonda criogênica foi localizado em ambiente escuro. (Veja o passo 5 na Figura 1). </li><li> Soldar os fios eléctricos da amostra e os eléctrodos de metal das sondas, um por um. </li><li> Tampe o topo da câmara e evacuar a câmara até 10 -4 mbar. Arrefecer a amostra para 77 K através da introdução de nitrogênio líquido para a estação de sonda. Definir o intervalo de temperatura (geralmente a partir de 80 para 320 K), o intervalo, o tempo de paragem e para o controlo da temperatura. (Necessário só para a medição dependente da temperatura). </li><li> Defina o intervalo de varredura tensão aplicada (tipicamente de -1 a 1 V), inte tensãorval (0,01 V), e a corrente máxima limitada (10 ou 100 uA) em um electrómetro multifuncional ultra-alta impedância para a medição de dois terminais IV. Para a medição de quatro terminais, defina o intervalo de varredura corrente aplicada (tipicamente de -100 a 100 mA) e intervalo atual (1 mA). </li><li> Inicie o programa e salvar os dados IV à temperatura ambiente ou a temperaturas diferentes. </li><li> Abra a tampa da câmara, se necessário e tomar a amostra para fora da câmara. </li><li> Carregar a segunda amostra, se necessário e repetir o procedimento acima descrito. </li><li> Analisar a curva IV plotando a corrente medida versus os dados de tensão aplicadas usando o software. Ajustar a curva IV seleccionando a função Fitting Linear. Verificar a linearidade da curva IV e obter o valor da inclinação (isto é, valor de condutância). (Veja o passo 6 na Figura 1). </li><li> Repita o passo 3.2.10 para as curvas IV medido a diferentes temperaturas em caso de necessidade. </li><li> Calcular o valor de condutividade (σ) de acordo com a equação σ = L (t / TW), adoptando os parâmetros obtidos por IV, SEM, e medidas de AFM incluindo condutância (G), a espessura (T), a largura (w) e comprimento ( l) do nanocristais camada. </li><li> Traçar as curvas da condutância e condutividade valores contra espessura da camada de nanocristais. </li></ol></li></ol>

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

The authors have nothing to disclose.

A determinação exacta do valor σ e a sua dimensão na dependência dos nanocristais camada é altamente dependente da qualidade dos contactos eléctricos. O método utilizado para a deposição de FIB deposição eléctrodo metálico desempenhado um papel crucial durante todo o estudo. De acordo com eléctrico, estrutural, e análise da composição, a fabricação de contactos óhmicos estáveis ​​e altamente reprodutível, utilizando o método de deposição de FIB, em mose 2 ou MoS 2</...

Dichalcogenides de metais de transição (DTM), tais como MoS 2, mose 2, WS 2, e WsE 2, tem um bidimensional (2D) e a estrutura da camada interessante propriedades semicondutoras 1-3. Os cientistas descobriram recentemente que a estrutura em monocamada de MoS 2 mostra uma eficiência emissora de luz substancialmente aumentada por causa do efeito de confinamento quântico. A descoberta do novo material semicondutor de bandgap direta tem atraído a atenção substancial 4-7. Além disso, a estrutura da camada facilmente descascada do DTM é uma plataforma excelente para o estudo das propriedades fundamentais dos materiais 2D. Ao contrário grafeno metálico sem a banda proibida, DTM têm características inerentes semicondutores e tem uma banda proibida na gama de 1-2 eV 1,3,8. As estruturas 2D dos compostos ternários de DTM 9 e a possibilidade de a integração destes compostos com grafeno fornecer um OPP sem precedentesortunity para desenvolver dispositivos electrónicos ultrafinos e flexíveis. Ao contrário de grafeno, os valores de mobilidade temperatura ambiente de elétrons de 2D DTMs estão em um nível moderado (1-200 cm 2 V - 1 seg - 1 para a MoS fevereiro 10-17; aproximadamente 50 cm 2 V - 1 seg - 1 para Mose 2 18 ). Os valores óptimos de mobilidade grafeno têm sido referidos como sendo superior a 10.000 cm 2 V - 1 s -. 1 19-21 No entanto, as monocamadas DTM semicondutores exibem excelente desempenho do dispositivo. Por exemplo, os MoS 2 e Mose 2 monocamadas ou multicamadas transistores de efeito de campo exposição extremamente elevados rácios de ligar / desligar, até 10 6 -10 9 10,12,17,18,22. Portanto, é crucial para compreender as propriedades eléctricas fundamentais da DTM 2D eomateriais a granel ir. No entanto, os estudos sobre as propriedades eléctricas dos materiais da camada tenham sido parcialmente prejudicada por causa da dificuldade de formar um bom contacto óhmico nos cristais da camada. Deposição de três abordagens, a deposição de máscara de sombra (SMD) 23, litografia por feixe de elétrons (EBL) 24,25, e focou-ion beam (FIB), 26,27 têm sido utilizados para formar contatos elétricos em nanomateriais. Porque SMD tipicamente envolve a utilização de uma grelha de cobre como a máscara, o espaçamento entre os dois eléctrodos de contacto é essencialmente maior do que 10 um. Ao contrário EBL e deposição FIB, a deposição de metal de matrizes de eletrodos sobre um substrato é realizada sem segmentação ou selecionando nanomateriais de interesse no método de SMD. Esta abordagem não pode garantir que os padrões de metais são correctamente depositadas sobre nanomateriais individuais como os eletrodos. O resultado do método de SMD tem um elemento de sorte. Os métodos de deposição EBL FIB e são usados ​​namicroscopia eletrônica de varredura de sistema (SEM); nanomateriais podem ser diretamente observados e selecionados para deposição do eletrodo. Além disso, EBL pode ser facilmente utilizado para o fabrico de eléctrodos de metal com uma largura de linha e um eléctrodo de contacto espaçamento menor do que 100 nm. No entanto, a resistir residual na superfície nanomaterial deixado durante litografia inevitavelmente resulta na formação de uma camada isoladora entre o eléctrodo de metal e nanomaterial. Assim, EBL leva a alta resistência de contato. A principal vantagem de fabricação eletrodo através da deposição FIB é que ele leva a baixa resistência de contato. Porque a deposição de metal é realizada pela decomposição de um precursor organometálico, utilizando um feixe de iões na zona definida, de deposição de metal e bombardeamento iónico ocorrer simultaneamente. Isto poderia destruir a interface metal-semicondutor e prevenir a formação de contacto Schottky. Bombardeamento de iões também podem eliminar contaminantes da superfície, tais como Hydrocarbons e os óxidos nativos, o que diminui a resistência de contato. Fabricação Conexão condutora através da deposição FIB foi demonstrada durante diferentes nanomateriais 27-29. Além disso, o processo de fabricação de todo na abordagem deposição FIB é mais simples do que no EBL. Como mostram tipicamente semicondutores camada de condução eléctrica altamente anisotrópica, a condutividade na direcção camada-a-camada é várias ordens de grandeza mais baixa do que na direcção no plano 30,31. Esta característica aumenta a dificuldade de fabrico de contactos óhmicos e a determinação da condutividade eléctrica. Portanto, neste estudo, a deposição de FIB foi utilizado para estudar as propriedades eléctricas de nanoestruturas camada de semicondutor.

<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

Semicondutores camada com estruturas (2D) facilmente transformados bidimensionais exibem transições bandgap indireta-to-direta e desempenho do transistor superiores, o que sugere uma nova direção para o desenvolvimento da próxima geração de ultrafinos e dispositivos fotônicos e eletrônicos flexíveis. Luminescência melhorada eficiência quântica tem sido amplamente observado nestes cristais 2D atomicamente finas. No entanto, não são esperados efeitos dimensão além espessuras de confinamento quântico ou mesmo na escala micrométrica e raramente têm sido observados. Neste estudo, disseleneto de molibdénio (mose 2) camada de cristais com uma gama de espessura de 6-2,700 nm foram fabricados como dispositivos de duas ou de quatro terminais. Formação Conexão condutora foi alcançado com êxito, pelo método de deposição de feixe focalizado-ion (FIB) utilizando platina (Pt) como um metal contato. Cristais camada com várias espessuras foram preparados através de simples esfoliação mecânica usando fita para corte. Measuremen curva corrente-tensãoTS foram realizados para determinar o valor da condutividade dos nanocristais camada. Além disso, microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução,-área selecionada difração de elétrons, e espectroscopia de raios-X de energia dispersiva foram usadas para caracterizar a relação do contato de metal semicondutor dos Mose 2 dispositivos fabricados-FIB. Depois de aplicar as abordagens, a condutividade eléctrica substancial dependente da espessura numa gama ampla de espessura para o mose 2 -layer semicondutor foi observada. A condutividade aumentou em mais de duas ordens de grandeza de 4,6 a 1.500 Ω - 1 cm - 1, com uma diminuição da espessura de 2,700 a 6 nm. Além disso, a condutividade em função da temperatura indicaram que os mose finos multicamadas 2 exibiu um comportamento semicondutor consideravelmente fraco com energias de activação de 3,5-8,5 MeV, que são consideravelmente menores do que aqueles (36-38 MeV) da massa. Probapropriedades de transporte ble dominante da superfície e a presença de uma concentração elevada de electrões na superfície mose 2 são propostas. Resultados semelhantes podem ser obtidos por outros materiais de camada de semicondutores, tais como MoS 2 e WS 2.

Os valores determinados do condutância eléctrica (G) e condutividade (σ) de nanomateriais camadas com diferentes espessuras são altamente dependente da qualidade dos contactos eléctricos. Os contactos óhmicos do mose de dois terminais FIB-deposição fabricada-2 são caracterizadas por dispositivos de medição da corrente-tensão (I - V) curva. A temperatura da sala I - curvas V para os Mose 2 dispositivos nanoflake de dois terminais com espessura...

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

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

Ohmic Contato Fabrication usando uma técnica Focused-ion Beam e caracterização elétrica para camada semicondutora Nanoestruturas

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 visualizações.  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. 

Vídeo: 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.

Projeto, fabricação e Experimental Caracterização de plasmônicos Emissores Terahertz Photoconductive

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

Engenharia

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.

Fabricação e caracterização de polímeros desordenados fibras ópticas para Transverse Anderson localização da Luz

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.

Escrita e Caracterização baixa temperatura de óxido de Nanoestruturas

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

Patterning via Optical Saturable Transitions - Fabrication and Characterization

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

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

Patterning via ópticos de saturação Transitions - Fabricação e caracterização

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.

Fabricação e operação de uma Correia Transportadora Nano-óptica

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.

Silicon Metal-Óxido-semiconductor Quantum Dots para bombear-elétron único

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

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

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

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

Caracterização abrangente de Defeitos estendidos em Materiais Semicondutores por um Microscópio Eletrônico de Varredura

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.

Fabricação de feixe de íon focalizado de estado sólido baseados em LiPON de lítio-íon Nanobatteries para In Situ testes

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.

Fabricação de pressão atmosférica de grande porte camada única retangular SnSe flocos

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

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

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

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

Fabricação de nanoestruturas magnéticas nas membranas de nitreto de silício para estudos de vórtice magnético utilizando técnicas de microscopia de transmissão

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