Este trabalho foi financiado pelo Conselho Nacional de ciência, Taiwan sob contrato, não. A MAIORIA DOS 105-2112-M-003-016-MY3. Este trabalho também foi financiado em parte pelos laboratórios nacionais de dispositivo de Nano e laboratório de e-feixe de engenharia elétrica da Universidade Nacional de Taiwan.

1. processo de fabricação de transistores Quasi-heterojunction 2D
<ol><li>Prepare o comercial c-avião safira.<ol>
<li>Lave a safira polida inteiro único-lado (2 polegadas) com acetona.</li>
		<li>Lave o substrato safira com álcool isopropílico.</li>
	</ol></li>
	<li>Cresce-MoS2 em safira substrato usando CVD em um forno quente-parede.<ol>
<li>Lugar 0,6 g de pó de trióxido (MoO3) molibdênio em um barco de quartzo localizado no aquecimento do zona centro do forno. Coloca o substrato safira a jusante ao lado do barco de quartzo contendo o pó de3 MoO.</li>
		<li>Prepare o pó de enxofre (S) em um barco de quartzo separado do lado montante do forno. Manter a sua temperatura a 190 ° C durante a reação.</li>
		<li>Usar o argônio (Ar = 70 sccm, 40 Torr) gás fluxo para trazer os vapores de3 S e MoO ao substrato safira ao aquecimento da zona centro a 750 ° C.</li>
		<li>Manter a zona de aquecimento, depois de atingir a temperatura de crescimento desejado de 750 ° C, durante 15 min e então naturalmente arrefecer o forno à temperatura ambiente.</li>
	</ol></li>
	<li>Execute EBL. Nota: Uma fina Au de cerca de 5 nm foi depositado pela pulverização catódica para descarga durante todos os processos EBL no substrato safira<ol>
<li>Identificar, usando um microscópio óptico, uma área onde os flocos de monocamada MoS2 são observados, em seguida, criar o layout padrão de listra para essa área específica usando um software de desenho (AutoCAD).</li>
		<li>Rotação-casaco fotorresiste (PR), por exemplo poli (metilmetacrilato) (PMMA) ou P015, em cima da amostra a 2000 rpm por 60 s (temperatura ambiente). Certifique-se de que o PR cobriu toda a amostra após o revestimento de rotação.</li>
		<li>Aquecer a amostra (Soft Asse) a 100 ° C, por 90 s para evaporar os solventes na PR e melhorar a aderência.</li>
		<li>Converter o layout padrão na etapa 1.3.1 em um arquivo específico (exemplo: arquivo GDS) e enviá-lo no software EBL.</li>
		<li>Determine a dose ideal de feixe de elétrons com base na largura das linhas no layout. Nota: Para a largura da linha mais estreita do que 1 µm, a dose ideal de feixe de elétrons é 110 µC/cm2; de 1 a 5 µm Largura de linha, a dose é de 100 µC/cm2; e para maior do que 5 µm de largura de linha, a dose é de 80 µC/cm2.</li>
		<li>Começa a expor a amostra para o feixe de elétrons.</li>
		<li>Aplica Asse pós-exposição (PEB) na amostra após a exposição a fim de reduzir os efeitos de onda estacionária. Aquecer a amostra a 120 ° C, por 90 s.</li>
		<li>Use tetrametilamónio hidróxido (ouvido) 2.38% como desenvolvedor. Imergir a amostra ao ouvido para 80 s. lavagem fora o ouvido com 200 mL de água desionizada para 10 s.</li>
		<li>Examine se o padrão é bem desenvolvido por microscopia óptica.</li>
		<li>Conduta Asse difícil se livrar de água extra no cio PR. a amostra a 110 ° C por 90 s.</li>
	</ol></li>
	<li>Definir as estruturas de listra usando gravura de plasma de oxigênio (O2) de W 50 (1st gravura) por 30 s a 2 min e remover PR com 50 mL de acetona.</li>
	<li>Cresce Disseleneto de tungstênio (WSe2) usando CVD no local de destino, o que resultará em um crescimento preferencial de WSe2 camada entre as listras de2 MoS já existentes sobre o substrato de safira.<ol>
<li>Lugar 0,6 g de pó de tungstênio trióxido (WO3) em um barco de quartzo localizado no aquecimento do zona centro do forno. Coloca o substrato safira a jusante ao lado do barco de quartzo contendo o pó de3 WO.</li>
		<li>Prepare o pó de selênio (Se) em um barco de quartzo separado do lado montante do forno. Manter a sua temperatura a 260 ° C durante a reação.</li>
		<li>Uso de Ar/H2 (Ar = 90 sccm, H2 = 6 sccm, 20 Torr) gás fluxo para trazer os vapores de3 Se e WO ao substrato safira ao aquecimento da zona centro-925 ° C.</li>
		<li>Manter a zona de aquecimento, depois de atingir a temperatura de crescimento desejado de 925 ° C, durante 15 min e então naturalmente arrefecer o forno à temperatura ambiente.</li>
	</ol></li>
	<li>Fabrica a almofada do metal matrizes e marcas de alinhamento.<ol>
<li>Sobreposição de padrões de metal almofada matrizes e alinhamento as marcas usando fotolitos padronização técnica.</li>
		<li>Depósito 20 nm/60 nm Ti/Au usando o evaporador do canhão de elétrons. Nota: O ouro é usado para evitar a oxidação das almofadas do metais.</li>
		<li>Preparar e submergir a amostra de 100 mL de acetona para dissolver PR e realizar a decolagem. Apertar e explodir a acetona enquanto monitora todo o processo através de microscopia óptica até as almofadas metais tornam-se aparentes.</li>
	</ol></li>
	<li>Realizar outro processo EBL para sobrepor um padrão de forma de fita no topo do heterojunction de2 MoS2- WSe.<ol>
<li>Medir o deslocamento coordenado entre os locais de destino na MoS2- WSe2 heterojunction e as marcas de alinhamento utilizando microscopia óptica e criar o layout da faixa de opções-forma baseado nestas medições utilizando um software (AutoCAD).</li>
		<li>Rotação-casaco PR, por exemplo, PMMA ou P015, em cima da amostra a 2000 rpm por 60 s (temperatura ambiente). Certifique-se de que o PR cobriu toda a amostra após o revestimento de rotação.</li>
		<li>Aquecer a amostra (Soft Asse) a 100 ° C, por 90 s para evaporar os solventes na PR e melhorar a aderência.</li>
		<li>Converter o layout padrão na etapa 1.7.1 em um arquivo específico (exemplo: arquivo GDS) e enviá-lo no software EBL.</li>
		<li>Determine a dose ideal de feixe de elétrons com base na largura das linhas no layout. Nota: Para a largura da linha mais estreita do que 1 µm, a dose ideal de feixe de elétrons é 110 µC/cm2; de 1 a 5 µm Largura de linha, a dose é de 100 µC/cm2; e para maior do que 5 µm de largura de linha, a dose é de 80 µC/cm2.</li>
		<li>Configure a máquina EBL tal que a posição das marcas de alinhamento no substrato safira coincide com sua correspondência no layout.</li>
		<li>Começa a expor a amostra para o feixe de elétrons.</li>
		<li>Aplica PEB na amostra após a exposição, a fim de reduzir os efeitos de onda estacionária. Aquecer a amostra a 120 ° C, por 90 s.</li>
		<li>Use o ouvido 2.38% como o desenvolvedor. Imergir a amostra ao ouvido para 80 s. lavagem fora o ouvido com 200 mL de água desionizada para 10 s.</li>
		<li>Examine se o padrão é bem desenvolvido por microscopia óptica.</li>
		<li>Conduta Asse difícil se livrar de água extra no cio PR. a amostra a 110 ° C por 90 s.</li>
	</ol></li>
	<li>Gravura de plasma O2 (2nd gravura) pode usar para definir um heterojunction lateral em forma de fita e remover PR pela acetona.</li>
	<li>Execute o processo de EBL para sobrepor o padrão dos eléctrodos de metal de Ti/Au.<ol>
<li>Medir o deslocamento coordenado entre os locais de destino na MoS2- WSe2 heterojunction e as marcas de alinhamento utilizando microscopia óptica e criar o layout de eletrodo de metal com base nestas medições utilizando um software (AutoCAD).</li>
		<li>Rotação-casaco PR, por exemplo, PMMA ou P015, em cima da amostra a 2000 rpm por 60 s (temperatura ambiente). Certifique-se de que o PR cobriu toda a amostra após o revestimento de rotação.</li>
		<li>Aquecer a amostra (Soft Asse) a 100 ° C, por 90 s para evaporar os solventes na PR e melhorar a aderência.</li>
		<li>Converter o layout padrão na etapa 1.9.1 em um arquivo específico (exemplo: arquivo GDS) e enviá-lo no software EBL.</li>
		<li>Determine a dose ideal de feixe de elétrons com base na largura das linhas de metal no layout. Nota: Para a largura da linha metal mais estreita do que 1 µm, a dose ideal de feixe de elétrons é 110 µC/cm2; de 1 a 5 µm Largura de linha, a dose é de 100 µC/cm2; e para maior do que 5 µm de largura de linha, a dose é de 80 µC/cm2.</li>
		<li>Configure a máquina EBL tal que as posições das marcas de alinhamento no substrato safira coincide com sua correspondência no layout.</li>
		<li>Começa a expor a amostra para o feixe de elétrons.</li>
		<li>Aplica PEB na amostra após a exposição, a fim de reduzir os efeitos de onda estacionária. Aquecer a amostra a 120 ° C, por 90 s.</li>
		<li>Use o ouvido 2.38% como o desenvolvedor. Imergir a amostra ao ouvido para 80 s. lavagem fora o ouvido com 200 mL de água desionizada para 10 s.</li>
		<li>Examine se o padrão é bem desenvolvido por microscopia óptica.</li>
		<li>Conduta Asse difícil se livrar de água extra no cio PR. a amostra a 110 ° C por 90 s.</li>
	</ol></li>
	<li>Executar o lançamento e deposição de Metal de Ti/Au<ol>
<li>Depósito de metal de Ti/Au usando o injetor de elétron evaporador com a espessura de menos de 100 nm, caso contrário, será difícil remover o PR e o metal não desejado pela decolagem.</li>
		<li>Preparar e submergir a amostra de 100 mL de acetona para dissolver PR e realizar a decolagem. Apertar e explodir a acetona enquanto monitora todo o processo através de microscopia óptica, até que haja apenas linhas metais e almofadas deixadas.</li>
	</ol></li>
	<li>Executar o processo EBL etapa 1.9 mas sobrepor padrão do eletrodo metal o Pd/Au em vez de Ti/Au.</li>
	<li>Executar o processo de deposição e decolagem metal etapa 1.10 mas depositar Pd/Au em vez de Ti/Au.</li>
</ol>2. processo de fabricação de transistores de costas-condomínio fechado 2D
<ol><li>Prepare-se dependentes de volta Si/SiO2 substratos com marcas de alinhamento.<ol>
<li>Prepare o caseiro ou comercial SiO2/Si substrato.</li>
		<li>Usar fotolitos ou técnicas de padronização de EBL para definir a marca de alinhamento.</li>
		<li>Íon reativo gravura (RIE) no substrato /Si SiO2até a profundidade total da área alvo atingir 1000 nm e remove o PR por plasma de O2 para revelar as marcas de alinhamento formado.</li>
		<li>Sobreposição de padrões de matrizes de metal almofada usando fotolitos padronização técnica.</li>
		<li>Depósito 20 nm/60 nm Ti/Au usando o evaporador do canhão de elétrons. Nota: O ouro é usado para evitar a oxidação das almofadas do metais.</li>
		<li>Preparar e submergir a amostra de 100 mL de acetona para dissolver PR e realizar a decolagem. Apertar e explodir a acetona enquanto monitora todo o processo por microscopia óptica até as almofadas metais tornam-se aparentes.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Execute CVD de MoS2 no substrato safira em um forno quente-parede.<ol>
<li>Lugar 0,6 g de pó de3 MoO em um barco de quartzo localizado no aquecimento do zona centro do forno. Coloca o substrato safira a jusante ao lado do barco de quartzo contendo o pó de3 MoO.</li>
		<li>Prepare o pó de S em um barco de quartzo separado do lado montante do forno. Manter a sua temperatura a 190 ° C durante a reação.</li>
		<li>Usar o argônio (Ar = 70 sccm, 40 Torr) gás fluxo para trazer os vapores de3 S e MoO ao substrato safira ao aquecimento da zona centro a 750 ° C.</li>
		<li>Manter a zona de aquecimento, depois de atingir a temperatura de crescimento desejado de 750 ° C, durante 15 min e então naturalmente arrefecer o forno à temperatura ambiente.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Transferi MoS2 da safira para trás-bloqueadas SiO2/Si substrato.<ol>
<li>Casaco de rotação PMMA com a velocidade de rotação de 3500 rpm por 30 s em cima do filme2 de MoS.</li>
		<li>Asse o MoS2/sapphire amostra a 120 ° C por 3 min para reforçar o revestimento de PMMA.</li>
		<li>Mergulhe o MoS2amostra de /Sapphire 50 mL de solução de amoníaco (14,5%) para cerca de 30 min a 2 h para separar o filme2 do MoS do substrato safira.</li>
		<li>Pegue o filme e transferi-lo para o substrato de /Si SiO2.</li>
		<li>Asse a amostra de /Si MoS2/SiO2a fim de melhorar a adesão entre o MoS2 e SiO2 camadas. Aquece a amostra a 120 ° C, durante cerca de 30 min a 1 h.</li>
		<li>Remova o PMMA, lavando-o com 30 mL de acetona por cerca de 30 min a 2 h.</li>
		<li>Lavar a amostra com álcool isopropílico e usar nitrogênio para estragar tudo seco.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Execute EBL. Nota: Não há nenhum Au fina depositada no SiO2/Si substrato durante o processo de EBL desde Si de alguma forma é condutora.<ol>
<li>Medir o deslocamento coordenado entre os locais de destino e o alinhamento marca usando microscopia ótica e, baseado nestas medições, projetar o layout padrão dos eléctrodos de metal usando um software de design. Nota: Eletrodos de Metal ligar os pontos de destino da amostra de2 MoS em relação às pastilhas de metal no substrato /Si SiO2.</li>
		<li>Rotação-casaco PR, por exemplo, PMMA ou P015, em cima da amostra a 2000 rpm por 60 s (temperatura ambiente). Certifique-se de que o PR cobriu toda a amostra.</li>
		<li>Aquecer a amostra (Soft Asse) a 100 ° C, por 90 s para evaporar os solventes na PR e melhorar a aderência.</li>
		<li>Converter o layout padrão na etapa 2.4.1 em um arquivo específico (exemplo: arquivo GDS) e enviá-lo no software EBL.</li>
		<li>Determine a dose ideal de feixe de elétrons com base na largura das linhas de metal no layout. Nota: Para a largura da linha metal mais estreita do que 1 µm, a dose ideal de feixe de elétrons é 110 µC/cm2; de 1 a 5 µm Largura de linha, a dose é de 100 µC/cm2; e para maior do que 5 µm de largura de linha, a dose é de 80 µC/cm2.</li>
		<li>Configure a máquina EBL tal que a posição das marcas de alinhamento em Si/SiO2 substrato corresponde a sua correspondência no layout.</li>
		<li>Começa a expor a amostra para o feixe de elétrons.</li>
		<li>Aplica PEB na amostra após a exposição, a fim de reduzir os efeitos de onda estacionária. Aquecer a amostra a 120 ° C, por 90 s.</li>
		<li>Use o ouvido 2.38% como o desenvolvedor. Imergir a amostra ao ouvido para 80 s. lavagem fora o ouvido com 200 mL de água desionizada para 10 s.</li>
		<li>Examine se o padrão é bem desenvolvido por microscopia óptica.</li>
		<li>Conduta Asse difícil se livrar de água extra no cio PR. a amostra a 110 ° C por 90 s.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Executar o lançamento e deposição de Metal de Au<ol>
<li>Depósito de metal Au usando o injetor de elétron evaporador com a espessura de menos de 100 nm, caso contrário, será difícil remover o PR e o metal não desejado pela decolagem.</li>
		<li>Preparar e submergir a amostra de 100 mL de acetona para dissolver PR e realizar a decolagem. Apertar e explodir a acetona enquanto monitora o processo através de microscopia óptica, até que haja apenas linhas metais e almofadas deixadas.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

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

Neste artigo, são demonstrados os procedimentos detalhados de fabricação eletrônica romance baseada em 2D materiais em escala nanométrica. Desde que os procedimentos de preparação de amostra de cada aplicativo tem diferenças com o outro, os processos sobrepostos foram tratados como o protocolo. Elétron feixe padronização combinado com determinação de material local e definição de eletrodo metal serve assim como o protocolo aqui. Entre os dois tipos de dispositivos citados, apresentaram-se todo o processo d...

Desde últimas décadas, a humanidade vem experimentando rápida downscale no tamanho dos transistores e, consequentemente, um aumento exponencial do número de transistores em circuitos integrados (ICs). Isso mantém o progresso contínuo da tecnologia de base de silicone de óxido metálico semicondutor complementar (CMOS)1. Além disso, esta tendência atual, o tamanho e o desempenho dos dispositivos fabricados são ainda na pista com a lei de Moore, que afirma que o número de transistores em chips eletrônicos, bem como seu desempenho, duplica aproximadamente cada dois anos, a2. Transistores CMOS estão presentes na maioria, se não todos, dos dispositivos eletrônicos disponíveis no mercado e tornando-se parte integrante da vida humana. Devido a isto, existem exigências contínuas para melhorias no desempenho e tamanho dos cavacos que foram empurrando os fabricantes para continuar a seguir a trilha de lei de Moore.
Infelizmente, a lei de Moore parece estar chegando ao fim devido à quantidade de calor gerado como mais circuitos de silício é espremido em uma pequena área2. Isto pede novos tipos de materiais que podem fornecer o mesmo, se não melhor, desempenho como silício e, ao mesmo tempo, pode ser implementado em uma escala relativamente menor. Recentemente, novos materiais promissores foram temas de muitas pesquisas de ciência de materiais. Tais materiais como unidimensional (1D) carbono nanotubes3,4,5,6,7, grafeno 2D8,9,10, 11 , 12e o metal de transição dichalcogenides (TMDs)13,14,15,16,17,18, são bons candidatos que podem ser usados como substituto para o CMOS à base de silicone e continuar a trilha de lei de Moore.
Fabricação de pequenos dispositivos requer cuidadosa determinação da localização do material para prosseguir com êxito para as outras técnicas de fabricação tais como litografia e definição de eletrodo de metal. Então, o método apresentado neste artigo foi projetado para atender a essa necessidade. Em comparação com a fabricação de semicondutores tradicionais técnicas19, a abordagem apresentada neste trabalho é alfaiate-equipado para o desenvolvimento de pequenos dispositivos que precisa de mais atenção em termos de encontrar a localização do material. O objetivo desse método é confiável fabricar engenhos de nanomaterial 2D, tais como transistores 2D volta-bloqueadas e Q-HBTs, utilizando processos de fabricação padrão. Isso pode servir como uma plataforma para desenvolvimentos futuros dispositivo como que abre o caminho para a produção de dispositivos futuros avançado nano-escala.
Na seção processo, os processos de fabricação de dispositivos baseados em materiais 2D, ou seja, o Q-HBT e 2D transistor volta-bloqueadas são discutidos em detalhe. Elétron feixe padronização combinado com determinação de material local e eletrodo metal definição compreende o protocolo, desde que eles são necessários em ambos os processos mencionados. Parte 1 discute o processo de fabricação passo a passo de Q-HBTs20; e parte 2 demonstra uma abordagem universal para obter o bissulfeto de molibdênio (CVD) de deposição de vapor químico (MoS2) transistores volta-condomínio fechado de transferência para decolagem21, que foi completamente mostrado no artigo. O fluxo de processo detalhado é ilustrado na (Figura 1).

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

a standard and reliable method to fabricate two-dimensional nanoelectronics

Materiais de bidimensional (2D) tem atraído grande atenção devido a suas propriedades únicas e aplicações potenciais. Como síntese de escala da bolacha de materiais 2D é ainda em fase incipiente, os cientistas não podem depender totalmente técnicas tradicionais de semicondutores para pesquisas relacionadas. Processos delicados de localizar os materiais para definição de eletrodo precisam ser bem controlado. Neste artigo, um protocolo universal de fabricação necessários para a fabricação eletrônica de nanoescala, tal como 2D quasi-heterojunction bipolar transistor (Q-HBT) e transistores 2D volta-bloqueadas são demonstrados. Este protocolo inclui a determinação da posição material, litografia de feixe de elétron (EBL), definição do metal do elétrodo, et al. Uma narrativa passo a passo dos procedimentos de fabricação para esses dispositivos também são apresentados. Além disso, os resultados mostram que cada um dos dispositivos fabricados atingiu alto desempenho com alta repetibilidade. Este trabalho revela uma descrição detalhada do fluxo de processo para a preparação de nanoelectrónica 2D, permite que os grupos de pesquisa aceder a esta informação e pavimentar o caminho para futuras eletrônica.

Para várias das pesquisas do autor correspondente, envolvendo o desenvolvimento de dispositivos materiais 2D, aplicaram-se os processos de fabricação do dispositivo. Nesta parte, os resultados de algumas dessas pesquisas são apresentados para demonstrar a efetividade do protocolo discutido acima. Uma monocamada de lateral WSe2-MoS2 Q-HBT20 é selecionado como o primeiro exemplo. Usando os processos de fabricação de dispositivo padrão de...

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A Standard and Reliable Method to Fabricate Two-Dimensional Nanoelectronics

O artigo tem como objetivo apresentar um procedimento de fabricação padrão e confiável para o desenvolvimento da futura baixa nanoelectrónica dimensional.

Um método padrão e confiável para fabricar nanoelectrónica bidimensional

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

a-standard-reliable-method-to-fabricate-two-dimensional

Research

JoVE Journal

Engineering

9.4K visualizações.  National Taiwan Normal University. O artigo tem como objetivo apresentar um procedimento de fabricação padrão e confiável para o desenvolvimento da futura baixa nanoelectrónica dimensional.

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A Method to Fabricate Disconnected Silver Nanostructures in 3D

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

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

Um método para fabricar nanoestruturas de prata desconectados em 3D

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

Engenharia

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

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

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

Nanomoulding de Materiais Funcionais, um método de replicação Versátil Complementar Padrão para nanoimpressão

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

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

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

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

Um Método de Estudar a dependência da temperatura da fratura dinâmica e fragmentação

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

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

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

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

Um método custo-efetivo e confiável para prever a tensão mecânica em uso único e bombas standard

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

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

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

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

Método Padrão para medir a eficiência Coleção de Wipe-amostragem de Explosivos Traço

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

A Novel Method for In Situ Electromechanical Characterization of Nanoscale Specimens

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

A Novel Method for In Situ Electromechanical Characterization of Nanoscale Specimens

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

Um novo método para<em&gt; In Situ</em&gt; Caracterização eletromecânica de amostras de nanoescala

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

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

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

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

Implementação experimental de um novo método de fabricação de compósitos: expondo desencapadas fibras na superfície composta pelo método suave camada

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

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

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

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

Método para gravação de banda larga de alta resolução espectros de emissão de laboratório arcos relâmpago

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

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

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

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

Um método de medição para um elemento ferroelétrica flexível baseado em Heteroepitaxy de Van Der Waals e fabricação

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

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

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

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

Circuitos integrados Quantum escalonáveis na plataforma bidimensional de gás elétron supercondutor

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