Ohmico Fabrication contatto con una tecnica Focused Ion Beam-e caratterizzazione elettrica per strato semiconduttore Nanostrutture

Dichalcogenides metalli di transizione (TMD), come MoS _2, Mosè _2, WS _2, e WSE _2, hanno un bidimensionali (2D) struttura dei livelli interessanti e proprietà di semiconduttore ^1-3. Gli scienziati hanno recentemente scoperto che la struttura monostrato di MoS _{2 mostra} una sostanzialmente maggiore efficienza luminescente causa dell'effetto confinamento quantico. La scoperta del nuovo materiale semiconduttore-bandgap diretta ha attirato notevole attenzione ^4-7. Inoltre, la struttura dei livelli facilmente spogliato di TMD è una piattaforma eccellente per studiare le proprietà fondamentali dei materiali 2D. Diversamente grafene metallico senza bandgap, TMDs avere caratteristiche intrinseche semiconduttori e hanno un bandgap nell'intervallo 1-2 eV ^1,3,8. Le strutture 2D dei composti ternari di TMDs ⁹ e la possibilità di integrazione di questi composti con grafene forniscono un opp senza precedentiortunity per sviluppare dispositivi elettronici ultrasottili e flessibili.

A differenza di grafene, i valori di temperatura ambiente di mobilità degli elettroni 2D TMD sono ad un livello moderato (1-200 cm ^{2 V – 1 sec – 1 per} AdM _{^10-17 febbraio;} circa il 50 ^cm 2 ^V – ^{1 sec – 1 per} MOSE ₂ ¹⁸ ). I valori ottimali di mobilità di grafene sono stati segnalati per essere superiore a 10.000 ^cm 2 ^V – ^{1 sec. – 19-21 Gennaio} Tuttavia, semiconduttori monostrati TMD esibiscono ottime prestazioni del dispositivo. Per esempio, il MoS ₂ e Mosè ₂ monostrati o multistrato ad effetto di campo transistor mostra estremamente elevati on / off rapporti, fino a ¹⁰ 6 -10 ^{9 10,12,17,18,22.} Pertanto, è fondamentale per comprendere le proprietà fondamentali elettriche del TMDs 2D emateriali alla rinfusa ir.

Tuttavia, studi sulle proprietà elettriche dei materiali strati sono stati parzialmente ostacolato a causa della difficoltà nel formare un buon contatto ohmico sui cristalli strato. Tre approcci, maschera ombra di deposizione (SMD) ^23, la litografia a fascio di elettroni (EBL) ^24,25, e focalizzato-Ion Beam (FIB) deposizione, ^26,27 sono stati utilizzati per formare contatti elettrici sui nanomateriali. Poiché SMD genere comporta l'uso di una griglia di rame come maschera, la spaziatura tra i due elettrodi di contatto è prevalentemente maggiore di 10 micron. Diversamente EBL e FIB deposizione deposizione metallica di schiere di elettrodi su un substrato viene effettuata senza targeting o selezionando nanomateriali di interesse nel metodo SMD. Questo approccio non può garantire che i modelli in metallo sono depositati correttamente sui nanomateriali individuali come gli elettrodi. Il risultato del metodo SMD ha un elemento di fortuna. I metodi di deposizione EBL e FIB sono utilizzati nelmicroscopio elettronico a scansione di sistema (SEM); i nanomateriali possono essere osservati direttamente e selezionati per l'elettrodo di deposizione. Inoltre, EBL può essere utilizzato per fabbricare facilmente elettrodi metallici con uno spessore di linea ed un elettrodo di contatto spaziatura inferiore a 100 nm. Tuttavia, il residuo resist sulla superficie nanomateriale sinistra durante litografia comporta inevitabilmente la formazione di uno strato isolante tra l'elettrodo metallico e il nanomateriale. Così, EBL porta ad alta resistenza di contatto.

Il vantaggio principale di fabbricazione di elettrodi attraverso FIB deposizione è che porta a bassa resistenza di contatto. Poiché deposizione metallo viene eseguita dalla decomposizione di un precursore organometallico utilizzando un fascio di ioni nella zona definita, deposizione di metalli e bombardamento ionico si verificano simultaneamente. Ciò potrebbe distruggere all'interfaccia metallo-semiconduttore e prevenire la formazione di contatto Schottky. Bombardamento ionico può anche eliminare gli agenti inquinanti di superficie come Hydrocarbons e ossidi nativi, che diminuisce la resistenza di contatto. Ohmico fabbricazione contatto attraverso FIB deposizione è stata dimostrata per diverse nanomateriali ^27-29. Inoltre, l'intera procedura di fabbricazione nell'approccio FIB deposizione è semplificata rispetto al EBL.

Come strato semiconduttori mostrano tipicamente altamente anisotropa conduzione elettrica, la conduttività nella direzione strato per strato è di diversi ordini di grandezza inferiore a quella nella direzione ^30,31 nel piano. Questa caratteristica aumenta la difficoltà di fabbricare contatti ohmici e determinazione conduttività elettrica. Pertanto, in questo studio, FIB deposizione è stata utilizzata per studiare le proprietà elettriche di nanostrutture strato semiconduttore.