レイヤ半導体ナノ構造のための集束イオンビーム技術と電気的評価を使用したオーミックコンタクト製作

要約

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.

要約

容易に処理2次元（2D）の構造を有する層の半導体は、次世代の超薄型で柔軟な光・電子デバイスの開発のための新たな方向性を示唆して間接ツー直接バンドギャップ遷移と優れたトランジスタ性能を発揮します。強化された発光量子効率が大きく、これらの原子的に薄い二次元結晶で観察されています。しかし、量子閉じ込め厚さを超えて、さらにはマイクロメートルスケールでの寸法効果が期待されていないことはほとんど観察されていません。本研究では、モリブデン二セレン（モーゼ_2）は、2または4の端末装置として製造されたナノメートル6-2,700の厚さの範囲を有する結晶をレイヤー。オーミックコンタクトの形成に成功コンタクト金属として白金（Pt）を用いた集束イオンビーム（FIB）蒸着法により達成されました。様々な厚さを有する層の結晶は、ダイシングテープを使用して、単純な機械的剥離により調製しました。電流 - 電圧曲線measuremenTSは、ナノ結晶層の導電率値を決定するために行きました。また、高分解能透過型電子顕微鏡は、選択された領域の電子回折およびエネルギー分散型X線分析は、FIB加工さモーゼ₂デバイスの金属-半導体接触のインターフェースを特徴付けるために使用されました。アプローチを適用した後、モーゼ₂ -layer半導体のための広い厚さ範囲の実質的な厚さに依存する導電率が観察されました。 2700から6 nmの厚さの減少に伴って^{、1 - 1}センチ^-導電率が1500に4.6大きさの2以上のご注文によりΩを増加させました。また、温度依存性の導電率は、バルクの（36-38 meVで）に比べてかなり小さい3.5-8.5 meVでの活性化エネルギーを有するかなり弱い半導体挙動を示した薄いモーゼ₂多層ことを示しました。 ProbaBLE表面優性輸送特性とモーゼ₂における高い表面電子濃度の存在が提案されています。同様の結果は_、MoS 2、およびWS ₂などの他の層の半導体材料を得ることができます。

概要

そのような_MoS 2、モーゼ_{2、WS 2、}およびWSE ₂などの遷移金属ジカルコゲニド（のTMD）は、興味のある二次元（2D）の層構造と半導体特性^{1-3を有しています} 。科学者らは最近_、MoS 2の単層構造であるため、量子閉じ込め効果を実質的に強化された発光効率を示すことを発見しました。新しい直接バンドギャップ半導体材料の発見は、かなりの注目^{を集めている4-7。}また、のTMDの簡単取り除か層構造は、2D材料の基本的な性質を研究するための優れたプラットフォームです。バンドギャップのない金属グラフェンとは異なり、のTMDは本来の半導体特性を持っており、1-2 eVの^1,3,8の範囲のバンドギャップを有しています。 TMD ⁹の三元化合物およびグラフェンとこれらの化合物の統合の可能性の2D構造は前例のないオップを提供超薄型で柔軟な電子デバイスを開発するortunity。

モーゼ₂ ^{18 1 -}約50 ^cm 2のV ^{- 1秒} 、グラフェンとは異なり、2DのTMDの室温電子移動度の値は、中程度のレベルである（1〜200センチメートル² V ^{- - 1秒1}のMoS ₂

プロトコル

モーゼ₂層の結晶の1構造解析（図1のステップ1を参照してください）

1. XRD測定手順
   1. ホルダー上の（石英粉末とバインダーと混合し、スライドガラス上に塗抹された）または結晶粉末（5×5×0.1〜10×10×0.5 mmの³の大きさの範囲を有する）モーゼ₂層の結晶を取り付けます。
   2. ホルダー表面に層の結晶表面に平行を確保するために、スライドガラスによってホルダーを押します。
   3. 回折計に試料ホルダーをロードします。
   4. 回折計のドアを閉めます。
   5. メーカーの指示に応じてビームラインを調整します。
   6. このような2スキャン範囲（10-80°）、増分（0.004°）、及び滞留時間（0.1秒）のような入力測定パラメータ。
   7. 回折計に接続されたコンピュータ上DIFFRAC.Measurementセンタープログラムを起動して、メーカーのプロトに従ってデータや名称データファイルを保存COL。
   8. ソフトウェアを使用して、回折ピークの位置を識別することによってXRDパターンを分析し、その後モーゼ₂層の結晶^32,33のシングル面外方位単結晶の品質を確認するために、JCPDSカードデータベースから標準データと比較します。
2. 顕微ラマン測定手順
   1. 標準試料としてシ....

結果

厚さの異なる層のナノ材料の電気伝導度（G）、導電率（σ）の決定された値は、電気接点の品質に大きく依存しています。曲線- FIB堆積製作二端子モーゼのオーミックコンタクトは_、2のデバイスは、電流-電圧（V I）を測定することによって特徴付けられます。室温I - 、異なる厚さを有する2つの端子モーゼ₂ナノフレークデバイスに対するV曲線

ディスカッション

ナノ結晶層におけるσ値とその寸法依存性の正確な決意は、電気接点の品質に大きく依存します。金属電極の堆積に用いられるFIB蒸着法は、試験全体を通して重要な役割を果たしました。よれば、電気的、構造的、及び組成物は、Pt金属とモーゼ_2のアモルファス導電性合金の形成によって促進されたモーゼ_2、MoS 2のデバイスに、FIB蒸着法を用いて、安定した再現性の高?.......

資料

Name	Company	Catalog Number	Comments
HRTEM&SEAD	FEI (http://www.fei.com/products/tem/tecnai-g2/?ind=MS)	Tecnai™ G2 F-20
SEM&EDS	HITACHI (http://www.hitachi-hitec.com/global/em/sem/sem_index.html)	S-3000H
FIB	FEI (http://www.fei.com/products/dualbeam/versa-3d/)	Quanta 3D FEG
AFM	BRUKER (http://www.bruker.com/products/surface-analysis/atomic-force-microscopy/dimension-icon/overview.html)	Dimension Icon
XRD	Bruker (https://www.bruker.com/products/x-ray-diffraction-and-elemental-analysis/x-ray-diffraction/d2-phaser/learn-more.html)	D2 PHASER X-ray Diffractometer
Raman	Renishaw (http://www.renishaw.com/en/renishaw-enhancing-efficiency-in-manufacturing-and-healthcare--1030)	inVia Raman microscope system
Keithley-4200	keithley (http://www.keithley.com.tw/products/dcac/currentvoltage/4200scs)	4200scs
ultralow current leakage cryogenic probe station	Lakeshore Cryotronics (http://www.lakeshore.com/)	TTP4
copper foil tape	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&&Nr=AND%28hrcy_id%3A8CQ27CX0WMgs_F2LMWMM6M6_N2RL3FHWVK_GPD0K8BC31gv%29&rt=d)	1182
Ag paste	Well-Being (http://www.gredmann.com/about.htm)	MS-5000
Cu wire	Guv Team (http://www.guvteam.com)	ICUD0D01N
dicing tape	Nexteck (http://www.nexteck-corp.com/tw/product-tape.html)	contact vender
mica	Centenary Electronic (http://100y.diytrade.com/sdp/307600/4/pl-1175840/0.html)	T0-200
enamel wire	Light-Tech Electronics (http://www.ltc.com.tw/product_info.php/products_id/57631)	S.W.G #38