Токопроводящее Изготовление, используя технику сфокусированного ионного пучка и характеристик для Электрические слоя полупроводниковых наноструктур

Переходных металлов дихалькогениды (TMDS), такие как MoS _2, Мёсе _{2, WS} 2, и WSe _2, имеют интересную двумерный (2D) структуру слоев и полупроводниковые свойства ^1-3. Недавно ученые обнаружили, что структура монослоя _MoS 2 показывает в существенном повышении светоизлучающий эффективность из-за квантового эффекта удержани. Открытие нового прямого запрещенной полупроводникового материала привлекла значительное внимание ^4-7. Кроме того, легко раздели слоистая структура TMDS является отличной платформой для изучения фундаментальных свойств 2D материалов. В отличие металлической графена без запрещенной зоны, TMDS имеют присущие им характеристики полупроводниковых и имеют ширину запрещенной зоны в диапазоне 1-2 эВ из ^1,3,8. 2D-структуры тройных соединений TMDS ⁹ и возможностью интеграции этих соединений с графена обеспечения беспрецедентной OPPortunity развивать ультратонких и гибких электронных устройств.

В отличие от графена, значения подвижности при комнатной температуре электронов 2D TMDS находятся на умеренном уровне (1-200 см ^{2 В} – 1 сек ^{– 1 для} _MoS 2 ^10-17; примерно 50 ^см 2 В ^{– 1 сек} – ^{1 для} Мёсе ₂ ¹⁸ ). Оптимальные значения подвижности графена, как сообщается, будет выше, чем 10000 см ^{2 В} – 1 сек ^{– 1. 19-21} Тем не менее, полупроводниковые монослоев TMD демонстрируют отличную производительность устройства. Например, _MoS 2 и MoSe _{2 монослоя} или многослойной полевых транзисторов экспонат чрезвычайно высокие вкл / выкл соотношениях, до 10 ^{6 -10 9 10,12,17,18,22.} Поэтому, очень важно, чтобы понять фундаментальные электрические свойства 2D TMDS аИК сыпучих материалов.

Тем не менее, исследования электрических свойств слоя материалов были частично затруднено из-за сложности в формировании хорошего омического контакта на слоистых кристаллах. Три подхода, осаждение теневой маской (SMD) ^23, электронно-лучевой литографии (EBL) ^24,25 и ориентирована-ионный пучок (FIB) осаждение, ^26,27, были использованы для формирования электрических контактов на наноматериалов. Из-за поверхностного монтажа, как правило, включает в себя использование медную сетку в качестве маски, расстояние между двумя контактными электродами в основном больше, чем 10 мкм. В отличие EBL и осаждения FIB, осаждение металла из матриц электродов на подложке осуществляется без ориентации или выбрав наноматериалов, представляющих интерес в методе SMD. Этот подход не может гарантировать, что узоры металлические правильно нанесены на отдельных наноматериалов в качестве электродов. Результатом метода SMD имеет элемент случайности. Методы осаждения EBL и FIB используются всканирующего электронного микроскопа система (СЭМ); наноматериалы могут быть непосредственно наблюдается и отобраны для осаждения электродов. Кроме того, ЭПС могут быть использованы для изготовления легко металлические электроды с шириной линии и контактной расстояние между электродами меньше, чем 100 нм. Однако остаточный противостоять на поверхности наноматериала левой во литографии неизбежно приводит к образованию изолирующего слоя между металлическим электродом и наноматериала. Таким образом, EBL приводит к высокой устойчивостью контакта.

Основным преимуществом изготовления электрода через осаждения FIB, что это приводит к низкое контактное сопротивление. Из-за осаждения металлоорганических соединений выполняют при разложении металлоорганического предшественника с помощью ионного пучка в заданной области, осаждение металла и ионной бомбардировки происходят одновременно. Это может разрушить металл-полупроводник, и предотвратить образование контакта Шоттки. Ионная бомбардировка также может устранить поверхностные загрязнители, такие как HYDROCARбоны и родные оксиды, который уменьшает сопротивление контактов. Токопроводящее изготовление через отложения FIB была продемонстрирована для разных наноматериалов ^27-29. Кроме того, вся процедура изготовления в подход осаждения FIB проще, чем в EBL.

Как слоистых полупроводников, как правило, показывают очень анизотропную электрическую проводимость, проводимость в направлении слой-на-слой на несколько порядков величины меньше, чем в направлении ^30,31 в плоскости. Эта характеристика увеличивает сложность изготовления омических контактов и определения электрической проводимости. Таким образом, в данном исследовании, отложение FIB был использован для изучения электрических свойств слоя полупроводниковых наноструктур.