Óhmico Contacto Fabricación Usando una técnica enfocada-ion Beam y Eléctrica Caracterización de Nanoestructuras capa semiconductora

Dicalcogenuros metal de transición (TMDS), como _MoS2, Mose _2, WS ₂ y WSE _2, tienen una interesante bidimensional (2D) estructura de capas y propiedades semiconductoras ^1-3. Los científicos han descubierto recientemente que la estructura monocapa de _MoS2 muestra una eficiencia de emisión de luz mejorado sustancialmente debido al efecto de confinamiento cuántico. El hallazgo del nuevo material semiconductor de banda prohibida directa ha atraído considerable atención ^4-7. Además, la estructura de capas fácilmente despojado de TMDS es una plataforma excelente para el estudio de las propiedades fundamentales de los materiales 2D. A diferencia de grafeno metálico sin la banda prohibida, TMDS tener características semiconductoras inherentes y tienen un intervalo de banda en el rango de 1.2 eV ^1,3,8. Las estructuras 2D de los compuestos ternarios de TMDS ⁹ y la posibilidad de la integración de estos compuestos con grafeno proporcionan una OPP sin precedentesortunity para desarrollar dispositivos ultrafinos y flexibles.

A diferencia de grafeno, los valores de movilidad temperatura ambiente electrónicas de TTM 2D están en un nivel moderado (1 a 200 cm ² V ^{– 1} seg ^{– 1} de AdM _{⁰² 10 al 17,} aproximadamente 50 cm ² V ^{– 1} seg ^{– 1 para} Mose ₂ ¹⁸ ). Los valores óptimos de movilidad de grafeno se han notificado a ser mayor que 10.000 cm ² V ^{– 1} seg ^{-. 19 hasta 21 enero} Sin embargo, las monocapas TMD semiconductores exhiben excelente rendimiento del dispositivo. Por ejemplo, las autopistas del mar ₂ y Mose ₂ monocapas o capas múltiples transistores de efecto de campo de exposiciones muy altas en los ratios / apagado, hasta 10 ⁶ -10 ^{9 10,12,17,18,22.} Por lo tanto, es crucial para entender las propiedades eléctricas fundamentales del TTM y 2D elmateriales a granel IR.

Sin embargo, los estudios de las propiedades eléctricas de los materiales de las capas han sido parcialmente obstaculizada debido a la dificultad en la formación de un buen contacto óhmico sobre los cristales de la capa. Tres enfoques, la deposición de máscara de sombra (SMD) ^23, la litografía por haz de electrones (EBL) ^24,25, y de iones de centrado del haz (FIB) deposición, ^26,27 se han utilizado para formar contactos eléctricos de los nanomateriales. Debido SMD típicamente implica el uso de una rejilla de cobre como la máscara, la separación entre dos electrodos de contacto es en su mayoría mayores de 10 micras. A diferencia de EBL y FIB deposición, deposición de metal de matrices de electrodos sobre un sustrato se realiza sin la orientación o la selección de los nanomateriales de interés en el método SMD. Este enfoque no puede garantizar que los patrones de metal se depositan correctamente en nanomateriales individuales como los electrodos. El resultado del método SMD tiene un elemento de azar. Los métodos de deposición EBL y FIB se utilizan en elmicroscopio electrónico de barrido del sistema (SEM); los nanomateriales pueden ser observadas y seleccionados para la deposición de electrodos directamente. Además, EBL puede ser utilizado para fabricar fácilmente los electrodos de metal con un ancho de línea y un electrodo de contacto espaciado menor que 100 nm. Sin embargo, el residual resistir en la superficie nanomaterial izquierda durante la litografía inevitablemente resulta en la formación de una capa aislante entre el electrodo metálico y el nanomaterial. Por lo tanto, EBL conduce a la resistencia de alto contacto.

La principal ventaja de la fabricación de electrodo a través de FIB deposición es que conduce a la baja resistencia de contacto. Debido a la deposición del metal se lleva a cabo por la descomposición de un precursor organometálico mediante el uso de un haz de iones en el área definida, la deposición de metal y el bombardeo de iones se producen simultáneamente. Esto podría destruir la interfase metal-semiconductor y prevenir la formación de contactos Schottky. Bombardeo de iones también puede eliminar contaminantes de la superficie tales como Hydrocarbons y óxidos nativos, lo que disminuye la resistencia de contacto. Fabricación contacto óhmico a través FIB deposición se ha demostrado para diferentes nanomateriales ^27-29. Además, todo el procedimiento de fabricación en el enfoque de deposición FIB es más simple que la de EBL.

Como semiconductores de capa típicamente muestran la conducción eléctrica altamente anisotrópico, la conductividad en la dirección de capa a capa es varios órdenes de magnitud menor que en la dirección en el plano ^30,31. Esta característica aumenta la dificultad de fabricación de contactos óhmicos y la determinación de la conductividad eléctrica. Por lo tanto, en este estudio, FIB deposición se utilizó para el estudio de las propiedades eléctricas de nanoestructuras de semiconductores capa.