MoS2 FET-enhet före och efter den pulsfokuserade elektronstrålinducerade etsningen (pulserad-FEBIE) nanopattering, med en skräddarsydd ledningskanal. Upphovsman:Fernando J. Urbanos
Tillverkning av elektroniska enheter från exfolierade 2-D-material kan vara knepigt. Gruppen av Daniel Granados på IMDEA Nanociencia har konstruerat en lösning som består av skräddarsydda skräddarsydda MoS 2 -FET-transistorer som använder pulsfokuserad elektronstråleinducerad etsning.
Övergångsmetalldikalkogenider är 2-D, atomiskt tunna lager bundna av Van der Waals krafter. Dessa material uppvisar tjockleksberoende variationer i deras fysikaliska egenskaper som kan utnyttjas i distinkta optoelektroniska tillämpningar. Till exempel, bandstrukturen för molybdendisulfid (MoS 2 ) har en direkt bandgap på 1,8 eV i ett enda lager som minskar med tjockleken på 1,2 eV indirekt bandgap i bulk.
De atomiskt tunna skikten av MoS 2 kan separeras genom mikromekanisk exfoliering, ändå tillverkning av optoelektroniska enheter från mekaniskt exfolierad MoS 2 är en invecklad process. Enhetens geometri är i alla fall begränsad av formen på den exfolierade flingan, även när en deterministisk stämplingsmetod används. Även vid användning av CVD -tekniker (kemisk ångavsättning) hindras tillverkningen av enheten av att materialet växer på öar med reducerade storlekar och olika fysikaliska egenskaper.
Således, att utveckla tekniker för att skräddarsy enhetens geometri efter att tillverkningsstegen har slutförts är av stort intresse. Gruppen av prof. Daniel Granados vid IMDEA Nanociencia har kommit fram till en smart lösning genom att ändra geometrin för flera fälteffekttransistorer (FET) tillverkade av exfolierade MoS 2 . Den föreslagna metoden använder en variation av fokuserad elektronstråleinducerad etsning (FEBIE) med en pulserad elektronstråle. Strålen skannar ytan till en designad geometri som använder en mönstergenerator, modifiering av ledningskanalen mellan källan och transistorns avlopp och möjliggör en skräddarsydd enhetsprestanda.
Prof. Granados gillar att använda den hydrodynamiska analogin:"Det är som turbulent flöde, efter att ha passerat vissa öppningar blir det laminärt; våra skräddarsydda ledningskanaler tillåter elektronerna att passera genom områden i MoS 2 flingor med identiska egenskaper. "
Effekten av denna metod har studerats ytterligare för att verifiera prestandan hos de modifierade enheterna. Granados grupp har funnit att 90 procent av enheterna fungerar efter nanopatningen. Ytterligare, de studerade skiftet som produceras från klar kraftigt dopning av N-typ mot inneboende eller lätt P-typ, och hänförde denna förändring till svaveltjänster som skapades vid etsning. Dopskiftet bekräftades av fotoluminescens- och Raman -spektroskopi -studier.
Denna metod har flera fördelar jämfört med dem som använder flera tillverkningssteg. Först, den kombinerar mönster och etsning till ett enda steg i stället för att ha en tvåstegs nanofabrikationsprocess. Andra, det möjliggör elektronisk och optisk karakterisering före och efter skräddarsyningssteget i ett enkelt schema. Sista, den pulserade-FEBIE är en kemisk metod med en elektronstrålenergi lägre än andra studier (2,5 kV), vilket minskar provskadorna och förhindrar förvrängning av MoS 2 gitter. På grund av dessa fördelar, nanosaxen som föreslogs av Granados et al. är ett anmärkningsvärt alternativ till dyra och tidskrävande nanofabrikationstekniker, och har stor potential för efterfabrikation som skräddarsyr de elektriska och geometriska egenskaperna hos elektroniska och optoelektroniska enheter.
