2 차원 일렉트로닉스를 조작 하는 표준 및 신뢰할 수 있는 방법
Summary
문서 미래의 낮은 차원 일렉트로닉스의 개발에 대 한 표준 및 신뢰할 수 있는 제조 절차를 소개 하는 것을 목표로.
Abstract
2 차원 (2D) 자료는 그들의 독특한 속성 및 잠재적인 응용 프로그램으로 인해 큰 관심을 받고 있다. 웨이퍼 스케일 합성 2D 자료의 초기 단계에 아직도 이기 때문에, 과학자 들은 완전히 관련된 연구에 대 한 전통적인 반도체 기술에 의존 수 없습니다. 전극 정의에 자료를 찾는에서 섬세 한 프로세스를 잘 제어 해야 합니다. 이 문서에서는, 범용 제조 프로토콜 트랜지스터 (HBT Q), 그리고 2D 다시 문이 트랜지스터 설명 나노 전자, 2D 준-heterojunction 바이 폴라 등 제조에 필요 합니다. 이 프로토콜 포함 소재 위치, 전자 빔 리소 그래피 (EBL), 금속 전극 정의의 외. 이 소자는 제조 절차의 단계 이야기 또한 제공 됩니다. 또한, 결과 각각의 조작된 장치 높은 반복성으로 고성능을 달성 했다 보여. 이 작품 보여 2D 나노-전자를 준비 하기 위한 프로세스 흐름의 포괄적인 설명, 연구 그룹을이 정보에 액세스 하 고 미래 전자 쪽으로 길을 있습니다.
Introduction
이후 수십 년 동안, 과거 인류는 발생 되었습니다 빠른 트랜지스터 그리고, 따라서, 트랜지스터 집적 회로 (Ic)에서 수에 있는 지 수 증가의 크기에 실험실. 이 실리콘 기반 보완 금속 산화물 반도체 (CMOS) 기술1의 지속적인 발전을 유지합니다. 또한, 크기와 조작 장치의 성능을이 현재의 추세는 여전히-트랙에는 그들의 성능 뿐 아니라 전자 칩에 트랜지스터의 수가 약 매 2 년 마다2배로 무어의 법칙으로. CMOS 트랜지스터는 대부분, 만약 함으로써 인간 생활의 중요 한 부분이 시장에서 사용할 수 있는 전자 장치,의 존재 한다. 이 때문에, 무어의 법칙 트랙을 따라 계속 제조 업체 밀어 왔다 칩 크기와 성능 개선에 대 한 지속적인 요구 있다.
불행 하 게도, 무어의 법칙은 열 발생으로 더 많은 실리콘 회로 작은 지역2에 압착의 금액으로 인해 끝 자 락 수 나타납니다. 이 같은 제공할 수 있는 물자의 새로운 종류에 대 한 호출 아니라면 더 나은 성능 실리콘으로 하 고, 같은 시간에 상대적으로 작은 규모에 구현할 수 있다. 최근, 새로운 유망 재료는 많은 재료 과학 연구의 주제 되었습니다. 1 차원 (1d) 탄소 나노튜브3,,45,6,7, 2D 그래8,,910, 같은 물자 11 , 12및 전이 금속 dichalcogenides (TMDs)13,14,15,,1617,18는으로 사용 될 수 있는 좋은 후보 실리콘 기반의 CMOS에 대 한 대체 하 고 무어의 법칙 트랙을 계속 합니다.
소규모 장치 제조 리소 그래피와 금속 전극 정의 등 다른 제조 기술에 성공적으로 진행 하는 자료의 위치의 주의 결정을 필요 합니다. 그래서,이 문서에 소개 된 메서드는이 필요를 해결 하기 위해 설계 되었다. 전통적인 반도체 제조 기법19에 비해는이 문서에 소개 된 방식은 재단사-재료의 위치를 찾는 측면에서 더 많은 관심을 필요로 하는 소규모 장치 개발에 적합 합니다. 이 방법의 목표는 안정적으로 2D 다시 문이 트랜지스터 등 Q-HBTs, 표준 제조 프로세스를 사용 하 여 2D 접한 장치를 조작 하는. 그것은 미래의 첨단된 나노 스케일 디바이스의 생산을 향해 길을 불법 체류자로이 미래 nanodevice 개발을 위한 플랫폼으로 사용할 수 있습니다.
절차 섹션에서 2D 자료 기반 장치 즉, Q-HBT 및 2D 다시 문이 트랜지스터 제조 프로세스는 자세히 설명 되어 있습니다. 전자 빔 패터 닝 소재 위치 결정 결합 및 금속 전극 정의 프로토콜을 구성 하는 그들은 모두 언급 한 프로세스에 필요한 이후. 제 1 부 Q HBTs20;의 단계별 제작 과정을 설명 합니다. 그리고 2 부를 화학 기상 증 착 (CVD) 이황화 몰 리브 덴 (MoS2) 다시 문이 트랜지스터 전송에서 이륙21, 완전히 문서에 표시 되었습니다 보편적인 방법을 보여 줍니다. 자세한 프로세스 흐름은 (그림 1)에 나와 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
이 문서에서는, 나노미터 스케일의 2D 자료에 따라 새로운 전자 조작의 자세한 절차는 설명 했다. 각 응용 프로그램의 샘플 준비 절차 서로 차이 때문에, 중복 된 프로세스 프로토콜으로 취급 했다. 전자 빔 패터 닝 소재 위치 결정 결합 및 금속 전극 정의 따라서 여기 프로토콜 역할. 두 가지 유형의 장치 언급 중 SiO2/Si 기판 위에 단 결정 MoS2 영화 전송 우기와 금속 이륙 끝에서 시작…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 아니요 국가 과학 위원회, 계약에 따라 대만 의해 지원 되었다 대부분 105-2112-M-003-016-MY3입니다. 이 작품 또한 일부 국가 나노 장치 실험실 및 전기 공학의 국립 대만 대학에서 전자 빔 실험실에 의해 지원 되었다.
Materials
| E-gun Evaporator | AST | PEVA 600I | |
| Au slug, 99.99% | Well-Being Enterprise Co | N/A | |
| Ti slug, 99.99% | Well-Being Enterprise Co | N/A | |
| E-beam Lithography System | Elionix | ELS7500-EX | |
| Cold Wall CVD System | Sulfur Science | SCW600S | |
| C-plane Sapphire substrate | Summit-Tech | X171999 | (0001) ± 0.2 ° one side polished |
| 100 nm SiO2/Si | Fabricated in NDL | ||
| Ammonia Solution | BASF | Ammonia Solution 28% Selectipur | |
| Molybdenum (Mo), 99.95% | Summit-Tech | N/A | |
| Tungsten (W), 99.95% | Summit-Tech | N/A | |
| Sulfur (S), 99.5% | Sigma-Aldrich | 13803 | |
| Polymethyl Methacrylate (PMMA) | Microchem | 8110788 | Use for transfer process |
| Spin Coater | Laurell | WS 400B 6NPP LITE | |
| Acetone | BASF | Acetone EL Selectipur | |
| Isopropanol (IPA) | BASF | 2-Propanol UPS | |
| Photo Resist for EBL | TOK | TDUR-P-015 | |
| Plasma Cleaner | Harrick Plasma | PDC-32G | Oxygen plasma |
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