レイヤ半導体ナノ構造のための集束イオンビーム技術と電気的評価を使用したオーミックコンタクト製作

そのような_MoS 2、モーゼ_{2、WS 2、}およびWSE ₂などの遷移金属ジカルコゲニド（のTMD）は、興味のある二次元（2D）の層構造と半導体特性^{1-3を有しています} 。科学者らは最近_、MoS 2の単層構造であるため、量子閉じ込め効果を実質的に強化された発光効率を示すことを発見しました。新しい直接バンドギャップ半導体材料の発見は、かなりの注目^{を集めている4-7。}また、のTMDの簡単取り除か層構造は、2D材料の基本的な性質を研究するための優れたプラットフォームです。バンドギャップのない金属グラフェンとは異なり、のTMDは本来の半導体特性を持っており、1-2 eVの^1,3,8の範囲のバンドギャップを有しています。 TMD ⁹の三元化合物およびグラフェンとこれらの化合物の統合の可能性の2D構造は前例のないオップを提供超薄型で柔軟な電子デバイスを開発するortunity。

モーゼ₂ ^{18 1 –}約50 ^cm 2のV ^{– 1秒} 、グラフェンとは異なり、2DのTMDの室温電子移動度の値は、中程度のレベルである（1〜200センチメートル² V ^{– – 1秒1}のMoS ₂ ^10-17用）。 ¹秒^{– –}グラフェンの最適な移動度の値が10,000 ^cm 2とVよりも高いことが報告されている^{。1 19-21}しかしながら、TMDの単層は、優れたデバイス性能を示す半導体。例えば、10 ^6〜10 9 ^{10,12,17,18,22}までのオン/オフ比が極めて高いのMoS ₂とモーゼ_2単層または多層の電界効果トランジスタの展示、。従って、2DのTMDとの基本的な電気的性質を理解することが重要ですIRバルク材料。

しかし、層材料の電気的性質の研究は、部分的に結晶層のために良好なオーミックコンタクトを形成することが困難で妨げられてきました。 3つのアプローチ、シャドウマスク堆積^{（SMD）23、}電子ビームリソグラフィ^{（EBL）24,25、}および集束イオンビーム（FIB）堆積^{、26,27は、}ナノ材料に電気コンタクトを形成するために使用されてきました。 SMDは、典型的には、マスクとして銅グリッドの使用を含むので、二つの接触電極間の間隔を10μmよりほとんど大きいです。 EBLとFIB堆積とは異なり、基板上の電極アレイの金属蒸着はSMD法への関心のナノ材料をターゲットまたは選択せずに実行されます。このアプローチは、金属パターンが正しく電極として個々のナノ材料の上に堆積されることを保証することはできません。 SMD方式の結果は、可能性の要素を有しています。 EBLとFIB堆積法が使用されているに走査型電子顕微鏡（SEM）システム。ナノ材料を直接観察し、電極の堆積のために選択することができます。加えて、EBLは、容易にライン幅100nmより小さい間隔コンタクト電極と金属電極を製造するために使用することができます。しかし、ナノ材料の表面にレジストの残留は、必然的に、金属電極とナノ材料との間に絶縁層が形成されるリソグラフィの間に残しました。したがって、EBLは、高い接触抵抗をもたらします。

FIB蒸着を介して電極製造の主な利点は、低い接触抵抗をもたらすことです。金属蒸着が定義された領域でイオンビームを用いて、有機金属前駆体の分解により行われるため、金属蒸着及びイオン衝撃が同時に起こります。これは、金属 – 半導体界面を破壊し、ショットキーコンタクトの形成を防ぐことができます。イオン衝撃はまた、hydrocarなどの表面汚染物質を除去することができ接触抵抗を減少させBONSと自然酸化物、。 FIB蒸着を介してオーミックコンタクトの製造は、異なるナノ材料^27-29ために実証されています。また、FIB蒸着法で全体の製造手順は、EBLのそれよりも簡​​単です。

半導体層は、典型的には、異方性の高い電気伝導を示すように、層間方向の導電率は、面内方向^30,31に比べて数桁低いです。この特性は、オーミックコンタクトを製造し、電気伝導度を測定することの難しさを増加させます。したがって、本研究では、FIB蒸着層の半導体ナノ構造の電気的特性を研究するために使用しました。