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

Resumo

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.

Resumo

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.

Introdução

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 fundam....

Protocolo

1. Caracterização Estrutural de Mose ₂ Crystals Layer (Consulte a Etapa 1 na Figura 1)

1. DRX Procedimento de Medição
   1. 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.
   2. Pressionar o suporte por uma lâmina de vidro para assegurar a camada de cristal superfície paralela à superfície de suporte.
   3. Coloque o suporte de amostras para o difratômetro.
   4. Feche as portas do difratômetro.
   5. Calibrar linha do feixe de acordo co....

Resultados

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.......

Discussão

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

Materiais

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