Préparation de grande surface verticales Crystal hétéro-structures 2D par l’intermédiaire de la sulfuration de Films de métaux de Transition pour la Fabrication de dispositifs

Chong-Rong Wu; Tung-Wei Chu; Kuan-Chao Chen; Shih-Yen Lin

doi:10.3791/56494

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Article de méthode

Préparation de grande surface verticales Crystal hétéro-structures 2D par l’intermédiaire de la sulfuration de Films de métaux de Transition pour la Fabrication de dispositifs

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DOI :

10.3791/56494

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28 novembre 2017

Chong-Rong Wu¹^,² , Tung-Wei Chu²^,³ , Kuan-Chao Chen¹^,² , Shih-Yen Lin¹^,²

¹Graduate Institute of Electronics Engineering, National Taiwan University, ²Research Center for Applied Sciences, Academia Sinica, ³Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

Dans cet article

Résumé

Par le biais de la sulfuration de métaux de transition antérieur, Hétéro-structures en cristal 2D de grande surface et verticale peuvent être fabriqués. Le film transfert et les procédures de fabrication de dispositif sont également illustrés dans ce rapport.

Résumé

Nous ont démontré que par le biais de la sulfuration de métaux de transition des films tels que le molybdène (Mo) et du tungstène (W), grande surface et uniforme des métaux de transition multiples (TMDs) MoS₂ et WS₂ peuvent être préparés sur des substrats de saphir. En contrôlant les épaisseurs de film métallique, contrôlabilité numéro bonne couche, à une seule couche de PTM, peut être obtenue à l’aide de cette technique de croissance. Basé sur les résultats obtenus par le film de Mo sulfurisé sous la condition déficiente de soufre, il existe deux mécanismes de croissance de₂ MoS b planaire et (b) la ségrégation oxyde Mo observée au cours de la procédure de sulfuration. Lorsque le soufre de fond est suffisant, la croissance TMD planaire est le mécanisme de croissance dominante, qui se traduira par un film de₂ MoS uniform après l’intervention de sulfuration. Si le soufre de fond est déficient, ségrégation oxyde Mo sera le mécanisme de croissance dominante à l’étape initiale de la procédure de sulfuration. Dans ce cas, l’échantillon avec des grappes d’oxyde Mo recouverts de couches peu MoS₂ sera obtenu. Une fois séquentiel Mo dépôts/sulfuration et les procédures de dépôt/sulfuration W, vertical WS₂/MoS₂ hétéro-structures établies à l’aide de cette technique de croissance. Raman pics correspondant aux WS₂ et MoS₂, respectivement et le nombre de couche identique de l’hétéro-structure avec la somme des différentes matières 2D ont confirmé la mise en place réussie du cristal 2D vertical hétéro-structure. Après le transfert de la WS₂film₂ /MoS sur un substrat de /Si SiO₂avec électrodes pré motifs source/drain, un transistor à grille inférieure est fabriqué. En comparaison avec le transistor avec seulement les canaux de₂ MoS, les courants plus élevés de la vidange de l’appareil avec la WS₂/MoS₂ hétéro-structure ont qu’exposées avec l’introduction de cristal 2D hétéro-structures, dispositif supérieur efficacité peut être obtenue. Les résultats ont révélé le potentiel de cette technique de croissance pour l’application pratique des cristaux 2D.

Introduction

Une des approches plus courantes pour obtenir les films cristal 2D utilise une exfoliation mécanique de gros matériaux¹^,²^,³^,⁴^,⁵. Bien que les films cristal 2D avec cristallin de haut qualité peuvent être facilement obtenus à l’aide de cette méthode, scalable 2D crystal films ne sont pas disponibles par le biais de cette approche, ce qui est désavantageuse pour les applications pratiques. Dans des publications antérieures, il a été démontré qu’en utilisant le dépôt chimique en phase vapeur (CVD), uniforme et....