ייצור לתקשר ohmic בטכניקה ממוקד-אלומת יונים וחשמל אפיון לשכבת מבני ננו מוליך למחצה

dichalcogenides מעבר המתכת (TMDS), כגון MOS _2, Mose _2, WS _2, וWSE _2, יש לי מבנה מעניין דו-ממדי (2D) שכבה ותכונות מוליכים למחצה ^1-3. המדענים גילו לאחרונה כי מבנה monolayer של MOS ₂ מראה את יעילות פולטות אור משופר באופן משמעותי בגלל השפעת כליאת הקוונטים. הממצא של החומר מוליך למחצה הישיר bandgap החדש משך תשומת לב משמעותית ^4-7. בנוסף, מבנה השכבה הפשיט בקלות של TMDS הוא פלטפורמה מצוינת ללימוד התכונות הבסיסיות של חומרי 2D. שלא כמו גרפן המתכתי ללא bandgap, יש לי TMDS מאפיינים מוליכים למחצה טבועים ויש לי bandgap בטווח של 1-2 eV ^1,3,8. מבני 2D של התרכובות משולשת של ⁹ TMDS ואת האפשרות של שילוב של תרכובות אלה עם גרפן לספק מול חסר תקדיםortunity לפתח מכשירים אלקטרוניים Ultrathin וגמישים.

שלא כמו גרפן, ערכי ניידות אלקטרונים בטמפרטורת חדר של 2D TMDS הם בעצמה בינונית (1-200 סנטימטר ² V ^{– 1} שניות ^{– 1} לMOS ^{_10-17 פבואר;} כ -50 סנטימטרים ² V ^{– 1} שניות ^{– 1} לMose ₂ ¹⁸ ). ערכי הניידות האופטימלי של גרפן דווחו להיות גבוה יותר מ -10,000 סנטימטר ² V ^{– 1} שניות ^{-. 1 19-21} עם זאת, monolayers TMD מוליכים למחצה להפגין ביצועי מכשיר מצוינים. לדוגמא, monolayers MOS ₂ וMose ₂ או תערוכת טרנזיסטורים אפקט שדה multilayer מאוד גבוה / כיבוי יחסים, עד 10 ⁶ -10 ^{9 10,12,17,18,22.} לכן, חשוב להבין את המאפיינים חשמליים הבסיסיים של TMDS ו2Dחומרים בתפזורת IR.

עם זאת, מחקרים של התכונות חשמליות של חומרי השכבה כבר הקשו באופן חלקי בגלל הקושי ביצירת קשר ohmic טוב על גבישי השכבה. בתצהיר שלוש גישות, בתצהיר מסכת צל (SMD) ^23, ליתוגרפיה קרן אלקטרונים (EBL) ^24,25, והתמקדו-אלומת יונים (FIB), ^26,27 שימש ליצירת מגעים חשמליים בננו. בגלל SMD בדרך כלל כרוך בשימוש ברשת נחושת כמסכה, המרווח בין שתי אלקטרודות מגע הוא בעיקר גדול יותר מ -10 מיקרומטר. שלא כמו EBL ותצהיר FIB, בתצהיר מתכת של מערכי האלקטרודה על מצע מתבצע ללא מיקוד או בחירת ננו עניין בשיטת SMD. לא יכולה גישה זו מבטיחה כי דפוסי המתכת מופקדים בצורה נכונה על ננו פרט כאלקטרודות. התוצאה של שיטת SMD יש אלמנט של מזל. השיטות בתצהיר EBL וFIB משמשות במיקרוסקופ אלקטרונים סורק מערכת (SEM); ננו ניתן לצפות ישירות ונבחר לתצהיר אלקטרודה. בנוסף, EBL יכול לשמש בקלות לפברק אלקטרודות מתכת עם רוחב קו ואלקטרודה קשר מרווח קטן יותר מ -100 ננומטר. עם זאת, השייר להתנגד על פני השטח nanomaterial עזב במהלך יתוגרפיה תוצאות באופן בלתי נמנע במבנה של שכבת בידוד בין האלקטרודה המתכת וnanomaterial. לפיכך, EBL מוביל להתנגדות מגע גבוהה.

היתרון העיקרי של ייצור אלקטרודה באמצעות תצהיר FIB הוא שזה מוביל להתנגדות מגע נמוכה. בגלל בתצהיר מתכת מתבצע על ידי הפירוק של מבשר אורגן-מתכתי באמצעות אלומת יונים באזור המוגדר, בתצהיר מתכת והפגזת יון מתרחשים בו זמנית. זה יכול להרוס את ממשק מתכת המוליכים למחצה ולמנוע היווצרות של קשר שוטקי. הפגזת יון יכולה גם לחסל מזהמי משטח כגון hydrocarBons ותחמוצות ילידים, אשר מקטין התנגדות מגע. קשר ייצור ohmic באמצעות תצהיר FIB הודגם עבור ננו שונה ^27-29. בנוסף, ההליך כולו בדיה בגישת תצהיר FIB הוא פשוט יותר מזה בEBL.

כמוליכים למחצה שכבה בדרך כלל להראות הולכה חשמלית איזוטרופי מאוד, המוליכות לכיוון שכבה לשכבה היא בכמה סדרי גודל נמוכים מזה בכיוון במטוס ^30,31. מאפיין זה מגביר את הקושי של בודה קשר ohmic וקביעת מוליכות חשמלית. לכן, במחקר זה, בתצהיר FIB שימש ללימוד התכונות חשמליות של מוליכים למחצה ננו שכבה.