Name: preparation of large-area vertical 2d crystal hetero-structures through the sulfurization of transition metal films for device fabrication
Uploaded: 2017-11-28T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 50 s
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Diese Arbeit wurde zum Teil durch Projekte am 105-2221-E-001-011-MY3 und am meisten 105-2622-8-002-001 finanziert vom Ministerium für Wissenschaft und Technologie, Taiwan, und zum Teil durch die fokussierte Projekt gefördert durch das Forschungszentrum für angewandte Wissenschaften, Academia Sinica unterstützt, Taiwan.

1. Wachstum der einzelnen 2D Material (MoS2 und WS2)
<ol><li>
Übergangsmetall-Abscheidung mit einer RF-Sputter-system
	<ol>
<li>Ein sauber 2 x 2 cm2 Saphir Substrat befindet sich auf der Probenhalter mit der polierten Seite in Richtung der Ziele des Sputter-Systems für die Übergangsmetall-Abscheidung. Saphir-Substraten sind aufgrund Sapphires chemische Beständigkeit bei hohen Temperaturen und atomic-flache Oberflächen gewählt.</li>
		<li>Abpumpen der Sputter Kammer 3 x 10-6 Torr sequenziell über eine mechanische Pumpe, gefolgt von einer Diffusionspumpe.</li>
		<li>Injizieren Sie das Ar-Gas in die Sputteranlage und halten Sie den Gasfluss bei 40 mL/min mit Hilfe eines mass Flow Controllers (MFC).</li>
		<li>Halten Sie den Kammerdruck auf 5 x 10-2 mm Hg mit einem manuellem Druckregelventil und entzünden Sie das Ar-Plasma. Halten Sie die Ausgangsleistung 40 w.</li>
		<li>Der Kammerdruck, 5 x 10-3 mm Hg mit einem manuellen Rad Winkel-Sitzventil zu verringern.</li>
		<li>Manuell öffnen des Verschluss zwischen dem Saphir Substrat und das 2-Zoll-Metall-Ziel und die Metallabscheidung. Halten Sie bei der Abscheidung die Sputter macht bei 40 W für Mo und W. Der Hintergrund-Druck wird auf 5 × 10-3 Torr mit 40 mL/min Ar Gasstrom gehalten.</li>
		<li>Kontrollieren Sie die Sputter Zeit Übergangsmetall Filme mit unterschiedlichen dicken zu hinterlegen. Aufgrund der dünnen Metall Dicke bieten Sputtern mal bessere Kontrolle über die Schichtdicke als die Lesungen aus dem Quarzkristall-Resonator. Hinweis: Die Layer-Nummern von MoS2 und WS2 gewachsen, mit der Methode diskutiert im aktuellen Manuskript sind proportional zu den Sputter Zeiten der bereits hinterlegten Mo und W Filme. Die Ermittlung der Zeiten Sputtern, MoS2 und WS2 mit erforderlichen Layer-Nummern zu erhalten basiert auf die Cross-sectional hochauflösenden Übertragung Elektronenmikroskopie (HRTEM) Bilder für Proben mit unterschiedlichen Sputter Zeiten. Jedoch wenn die bereits hinterlegten Mo und W Filme zu dick sind, werden Mo und W Oxid Segregation der dominanten Wachstumsmechanismus anstelle von planaren MoS2 und WS2 Schichtwachstum. Daher ist die Verhältnismäßigkeit der Layer-Nummern mit der Sputter Zeit beschränkt sich auf wenige-Schicht TMDs. Mit dem Wachstum Zustand der MoS2 im aktuellen Manuskript werden die Layer-Nummern der Sputter Zeit proportionale wenn der MoS2 Film weniger als 10 Schichten ist. Sputter ist 30 s für das Wachstum von 5-lagigen MoS2.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Die Sulfurization des Films Übergangsmetall
	<ol>
<li>Legen Sie die Saphir-Substraten mit bereits hinterlegten Übergangsmetall-Filme in der Mitte von einem heißen Ofen für Sulfurization.</li>
		<li>Legen Sie Schwefel (S) Pulver stromaufwärts des Gasflusses, 2 cm weg von der Heizzone des Ofens. In dieser Position wird die Verdampfungstemperatur für das S-Pulver 120 ° C sein, wenn die Substrattemperatur auf 800 ° c erhöht Steuern Sie präzise S Pulver Gewicht für verschiedene Übergangsmetalle für Sulfurization. In der Arbeit ist das S Pulver Gewicht 1,5 g für Mo und 1,0 g für W. Hinweis: Wir bestimmen Schwefel Pulver Mengen für die Zubereitung von MoS2 und WS2 Filme basierend auf den Ergebnissen für das jeweilige Material mit unterschiedlichen Mengen an Schwefelpulver zubereitet.</li>
		<li>Halten Sie den Ofendruck auf 0,7 mm Hg. Während des Sulfurization-Verfahrens wurde 130 mL/min Ar Gas als Trägergas eingesetzt.</li>
		<li>Rampe die Temperatur des Ofens von Raumtemperatur bis 800 ° C in 40 min mit einer Temperatur-Rampen-Rate von 20 ° C/min. halten die Temperatur bei 800 ° C, bis der Schwefelpulver vollständig verdunstet ist. Danach wird die Heizleistung abgeschaltet, um die Ofentemperatur zu senken. Es dauert ca. 30 bis 40 min. für den Ofen auf Raumtemperatur von 800 ° C.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Durchzuführen Sie Raman-Spektrum-Messungen mit einem 488 nm Laser15,16,17. Erhalten Sie die Schnittbilder HRTEM um zu überprüfen, die Layer-Nummern der 2D Kristalle15,16,17.</li>
</ol>(2) das Wachstum der WS2/MoS2 vertikale einzelne Hetero-Struktur
Hinweis: In diesem Abschnitt dient zum Erstellen einer einzigen Hetero-Struktur, bestehend aus einem Saphir Schicht mit 5 Schichten von MoS2 und 4 Schichten von WS2.
<ol><li>Folgen Sie das gleiche Verfahren wie Schritt 1.1. Einzahlung den Mo-Film auf dem Saphir Substrat mit der RF Sputter-System mit einem 30 s Sputter-Zeit.</li>
	<li>Sulfurize wie folgt den gleichen Sulfurization wie Schritt 1.2 für das Wachstum der MoS2Mo-Film. Fünf Lagen MoS2 erhält man nach dem Sulfurization Verfahren.</li>
	<li>Folgen Sie die gleichen Verfahren wie Schritt 1.1. Einzahlung den W-Film auf dem MoS2/Saphir Substrat mit der RF Sputter-System mit einem 30 s Sputter-Zeit.</li>
	<li>Sulfurize nach dem gleichen Verfahren der Sulfurization Schritt 1.2 für das Wachstum der WS2W-Film. Vier Schichten von WS2 erhält man nach dem Sulfurization Verfahren auf die MoS-2 . Hinweis: Das Metalle Deposition und Sulfurization Verfahren ist identisch mit dem einzelnen Material. Die Sputter Zeiten der Mo und W Filme sind abhängig von der gewünschten Schicht Zahlen MoS2 und WS2 Schichten bestimmt. Doppel - oder multi-hetero-Strukturen kann durch Wiederholung der gleichen Wachstum festgestellt werden. Die Reihenfolge der TMDs in den vertikalen Hetero-Strukturen kann auch abhängig von der Probe-Struktur geändert werden.</li>
</ol>(3) die Übertragung von Film und Gerät Herstellung Verfahren
<ol><li>
Die Übertragung von Verfahren der 2D Kristall Filme film
	<ol>
<li>Spin Mantel drei Tropfen Poly(methyl methacrylate) (PMMA) auf dem TMD Film um den ganzen Film bei Raumtemperatur zu decken. Die zweistufige Drehzahlen des Spinners sind 500 u/min für 10 s und 800 u/min für 10 s. Nach dem Aushärten bei 120 ° C für 5 min ist die PMMA-Dicke ca. 3 µm.</li>
		<li>Legen Sie die PMMA/TMD/Saphir-Probe in einer Petrischale gefüllt mit entionisiertem Wasser (DI).</li>
		<li>Ziehen Sie eine Ecke des PMMA/TMD Films vom Saphir Substrat mit einer Pinzette in VE-Wasser.</li>
		<li>Erhitzen Sie 250 mL 1 M KOH wässrige Lösung (14 g KOH Pellets gemischt mit 250 mL Wasser) in ein Becherglas auf 100 ° c Verschieben der Probenmaterials in den beheizten KOH wässriger Lösung und weiter peeling PMMA/TMD Film, bis der Film vollständig vom Substrat abgeschält. Peeling erfordert ungefähr 1 Minute in Anspruch.</li>
		<li>Verwenden Sie einen separaten Saphir Substrat um zu schöpfen die PMMA/TMD-Film von der KOH-Lösung. Verschieben des Films in eine 250 mL-Becherglas gefüllt mit VE-Wasser, waschen Sie KOH Rückstände auf dem Film. In diesem Stadium ist die Haftung zwischen dem PMMA/TMD-Film und das Saphir Substrat den Film Scoop schwach. Deshalb wird der Film vom Saphir Substrat nach dem Eintauchen ins Wasser DI de legen.</li>
		<li>Wiederholen Sie die Schritte 3.1.4 - 3.1.5 dreimal mit neuen DI-Wasser, um sicherzustellen, dass der Großteil der Rückstand KOH wird aus dem Film entfernt. Hinweis: Die Adhäsion zwischen jeder Schicht TMD ist viel stärker als TMDs mit dem Saphir Substrat. Daher kann die gleiche Übertragung von Verfahren auf einzelnen MoS2/WS2 Materialien oder ihre Hetero-Strukturen angewendet werden. Die 2D Kristall-Filme werden vollständig vom Substrat, abgeschält werden ähnlich dem Peeling der MoS2/graphene Hetero-Struktur in einer früheren Publikation18diskutiert. Je nach Zweck der Übertragung des Films kann das Substrat erwähnt in diesem Schritt ein Saphir Substrat oder SiO2/Si Substrat mit bereits hinterlegten Elektroden wie im Schritt 3.2 beschrieben. Andere Substrate können auch für diesen Zweck verwendet werden.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Die Herstellung von 2D Kristall Transistoren.
	<ol>
<li>Verwenden Sie standard Photolithographie Elektrode Muster am SiO2/Si Substrate15,16,17zu definieren. Source und Drain Elektroden hergestellt von 10 nm Titan (Ti) oder 100 nm Gold (Au) werden auf einem 300 nm SiO2/p-type Si-Substrat hergestellt.</li>
		<li>Tauchen Sie die SiO2/Si Substrat mit Pre-gemusterten Source/Drain-Elektroden in das Becherglas mit VE-Wasser gefüllt und der TMD-Seite des Films PMMA/TMD zuordnen, wie in Schritt 3.1 vorbereitet.</li>
		<li>Backen Sie die Probe bei 100 ° C für 3 Minuten, nachdem der Film mit dem SiO2/Si Substrat, Wasser entfernen verbunden ist.</li>
		<li>Tropfen Sie drei aus PMMA auf der Probe mit dem PMMA/TMD Film zu bedecken die gesamte Oberfläche und machen den Film mehr fest auf dem Untergrund befestigt.</li>
		<li>Legen Sie die Probe in eine elektronische Trockenschrank für mindestens 8 Stunden vor dem Umzug mit dem nächsten Schritt fort.</li>
		<li>Füllen Sie zwei verschiedene 250 mL Becher mit Aceton. Tauchen Sie die Probe mit PMMA/TMD Film nacheinander in die zwei verschiedenen Becher gefüllt mit Aceton für 50 und 10 min, bzw. Entfernen Sie die obere PMMA-Schicht angebracht.</li>
		<li>Definieren des Transistor-Kanals mit standard Foto-Lithografie und reaktive Ionen Ätzen15,16,17. Hinteren Tor MoS2 und WS2/MoS2 Hetero-Struktur Transistoren sind vorgefertigte15,16,17. Die Kanal-Länge und Breite der Geräte sind 5 bis 150 μm, beziehungsweise.</li>
		<li>Verwenden Sie ein Zweikanal-Systems Sourcemeter-Instrument zur Messung der Strom-Spannungs-Kennlinien von Transistoren15,16,17.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Moldt, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-Yield+Production+and+Transfer+of+Graphene+Flakes+Obtained+by+Anodic+Bonding.">High-Yield Production and Transfer of Graphene Flakes Obtained by Anodic Bonding.</a> ACS Nano. 5, 7700-7706 (2011).</li><li>Choi, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-Detectivity+Multilayer+MoS2+Phototransistors+with+Spectral+Response+from+Ultraviolet+to+Infrared.">High-Detectivity Multilayer MoS2 Phototransistors with Spectral Response from Ultraviolet to Infrared.</a> Adv. Mater. 24, 5832-5836 (2012).</li><li>Liu, H., Neal, A. T., Ye, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Channel+Length+Scaling+of+MoS2+MOSFETs.">Channel Length Scaling of MoS2 MOSFETs.</a> ACS Nano. 6, 8563-8569 (2012).</li><li>Wang, Q. H., Kalantar-Zadeh, K., Kis, A., Coleman, J. N., Strano, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electronics+and+optoelectronics+of+two-dimensional+transition+metal+dichalcogenides.">Electronics and optoelectronics of two-dimensional transition metal dichalcogenides.</a> Nat. Nanotechnol. 7, 699-712 (2012).</li><li>Radisavljevic, B., Radenovic, A., Brivio, J., Giacometti, V., Kis, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-layer+MoS2+transistors.">Single-layer MoS2 transistors.</a> Nat. Nanotechnol. 6, 147-150 (2011).</li><li>Lee, Y. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+Large-Area+MoS2+Atomic+Layers+with+Chemical+Vapor+Deposition.">Synthesis of Large-Area MoS2 Atomic Layers with Chemical Vapor Deposition.</a> Adv. Mater. 24, 2320-2325 (2012).</li><li>Yu, Y., Li, C., Liu, Y., Su, L., Zhang, Y., Cao, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlled+Scalable+Synthesis+of+Uniform,+High-Quality+Monolayer+and+Few-layer+MoS2+Films.">Controlled Scalable Synthesis of Uniform, High-Quality Monolayer and Few-layer MoS2 Films.</a> Sci. Rep. 3, 1866 (2013).</li><li>Ling, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+the+Seeding+Promoter+in+MoS2+Growth+by+Chemical+Vapor+Deposition.">Role of the Seeding Promoter in MoS2 Growth by Chemical Vapor Deposition.</a> Nano Lett. 14, 464-472 (2014).</li><li>Lee, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+wafer-scale+uniform+molybdenum+disulfide+films+with+control+over+the+layer+number+using+a+gas+phase+sulfur+precursor.">Synthesis of wafer-scale uniform molybdenum disulfide films with control over the layer number using a gas phase sulfur precursor.</a> Nanoscale. 6, 2821-2826 (2014).</li><li>Lin, M. Y., Su, C. F., Lee, S. C., Lin, S. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Growth+Mechanisms+of+Graphene+Directly+on+Sapphire+Substrates+using+the+Chemical+Vapor+Deposition.">The Growth Mechanisms of Graphene Directly on Sapphire Substrates using the Chemical Vapor Deposition.</a> J. Appl. Phys. 115, 223510 (2014).</li><li>Wu, C. R., Chang, X. R., Chang, S. W., Chang, C. E., Wu, C. H., Lin, S. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multilayer+MoS2+prepared+by+one-time+and+repeated+chemical+vapor+depositions:+anomalous+Raman+shifts+and+transistors+with+high+ON/OFF+ratio.">Multilayer MoS2 prepared by one-time and repeated chemical vapor depositions: anomalous Raman shifts and transistors with high ON/OFF ratio.</a> J. Phys. D Appl. Phys. 48, 435101 (2015).</li><li>Li, M. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epitaxial+growth+of+a+monolayer+WSe2-MoS2+lateral+p-n+junction+with+an+atomically+sharp+interface.">Epitaxial growth of a monolayer WSe2-MoS2 lateral p-n junction with an atomically sharp interface.</a> Science. 349, 524-528 (2015).</li><li>Zhan, Y., Liu, Z., Najmaei, S., Ajayan, M. P., Lou, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-area+vapor-phase+growth+and+characterization+of+MoS2+atomic+layers+on+a+SiO2+substrate.">Large-area vapor-phase growth and characterization of MoS2 atomic layers on a SiO2 substrate.</a> Small. 8, 966 (2012).</li><li>Woods, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=One-Step+Synthesis+of+MoS2/WS2+Layered+Heterostructures+and+Catalytic+Activity+of+Defective+Transition+Metal+Dichalcogenide+Films.">One-Step Synthesis of MoS2/WS2 Layered Heterostructures and Catalytic Activity of Defective Transition Metal Dichalcogenide Films.</a> ACS Nano. 10, 2004-2009 (2016).</li><li>Wu, C. R., Chang, X. R., Wu, C. H., Lin, S. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Growth+Mechanism+of+Transition+Metal+Dichalcogenides+using+Sulfurization+of+Pre-deposited+Transition+Metals+and+the+2D+Crystal+Hetero-structure+Establishment.">The Growth Mechanism of Transition Metal Dichalcogenides using Sulfurization of Pre-deposited Transition Metals and the 2D Crystal Hetero-structure Establishment.</a> Sci. Rep. 7, 42146 (2017).</li><li>Chen, K. C., Chu, T. W., Wu, C. R., Lee, S. C., Lin, S. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Layer+Number+Controllability+of+Transition-metal+Dichalcogenides+and+The+Establishment+of+Hetero-structures+using+Sulfurization+of+Thin+Transition+Metal+Films.">Layer Number Controllability of Transition-metal Dichalcogenides and The Establishment of Hetero-structures using Sulfurization of Thin Transition Metal Films.</a> J. of Phys. D: Appl. Phy. 50, 064001 (2017).</li><li>Wu, C. R., Chang, X. R., Chu, T. W., Chen, H. A., Wu, C. H., Lin, S. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Establishment+of+2D+Crystal+Heterostructures+by+Sulfurization+of+Sequential+Transition+Metal+Depositions:+Preparation,+Characterization,+and+Selective+Growth.">Establishment of 2D Crystal Heterostructures by Sulfurization of Sequential Transition Metal Depositions: Preparation, Characterization, and Selective Growth.</a> Nano Lett. 16, 7093-7097 (2016).</li><li>Lin, M. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toward+epitaxially+grown+two-dimensional+crystal+hetero-structures:+Single+and+double+MoS2/graphene+hetero-structures+by+chemical+vapor+depositions.">Toward epitaxially grown two-dimensional crystal hetero-structures: Single and double MoS2/graphene hetero-structures by chemical vapor depositions.</a> Appl. Phys. Lett. 105, 073501 (2014).</li><li>Lee, C., Yan, H., Brus, L. E., Heinz, T. F., Hone, J., Ryu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anomalous+Lattice+Vibrations+of+Single+and+Few-Layer+MoS2.">Anomalous Lattice Vibrations of Single and Few-Layer MoS2.</a> ACS Nano. 4, 2695-2700 (2010).</li><li>Chen, K. C., Chu, T. W., Wu, C. R., Lee, S. C., Lin, S. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomic+Layer+Etchings+of+Transition+Metal+Dichalcogenides+with+Post+Healing+Procedures:+Equivalent+Selective+Etching+of+2D+Crystal+Hetero-structures.">Atomic Layer Etchings of Transition Metal Dichalcogenides with Post Healing Procedures: Equivalent Selective Etching of 2D Crystal Hetero-structures.</a> 2D Mater. 4, 034001 (2017).</li></ol>

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Verglichen mit konventionellen Halbleitermaterialien wie Si und GaAs, liegt der Vorteil von 2D Material für Geräteanwendungen in der Möglichkeit der Gerät-Fertigung mit sehr dünnen Körper bis zu mehreren Atomlagen. Wenn nachts die Si-Industrie in der < 10 nm Technologie Knoten, hohe Streckung des Si Fin FET machen die Gerät-Architektur für praktische Anwendungen ungeeignet. So entstanden die 2D Materialien aufgrund ihres Potenzials, Si für Anwendungen für elektronische Geräte zu ersetzen.
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Einer der am häufigsten verwendeten Ansätze, 2D Kristall Filme zu erhalten nutzt mechanische Peeling von Bulk Material1,2,3,4,5. Obwohl 2D Kristall Filme mit hoher kristalliner Qualität leicht mit dieser Methode abgerufen werden können, stehen skalierbare 2D Kristall Filme nicht über dieses Konzept, das für praktische Anwendungen nachteilig ist. Es wurde in früheren Publikationen nachgewiesen, dass mit chemical Vapor Deposition (CVD), großflächige und gleichmäßige 2D Kristall Filme bereit6,7,8,9sein können. Direkte Wachstum von Graphen auf Saphir-Substraten und Layer-Anzahl-steuerbare MoS2 Filme vorbereitet durch die Wiederholung des gleichen Wachstumszyklus sind auch demonstriert mit CVD Wachstum Technik10,11. In einer kürzlich erschienenen Publikation hergestellt in der Ebene WSe2/MoS2 Hetero-Struktur Flocken auch sind die CVD Wachstum Technik12. Obwohl die CVD-Wachstum-Technik bei der Bereitstellung von skalierbaren 2D Kristall Filme vielversprechend ist, ist der große Nachteil dieser Technik Wachstum, dass verschiedene Vorstufen für verschiedene 2D Kristalle befinden. Auch variieren die Wachstumsbedingungen zwischen verschiedenen 2D Kristallen. In diesem Fall werden die Wachstum Verfahren komplizierter geworden, wenn Nachfrage für 2D Hetero-Kristallstrukturen wächst.
Im Vergleich mit der CVD-Wachstum-Technik, hat die Sulfurization der bereits hinterlegten Übergangsmetall Filme einen ähnliche, aber viel einfacher Growth-Ansatz TMDs13,14vorgesehen. Da das Wachstum-Verfahren nur Metallabscheidung und Sulfurization folgt beinhaltet, ist es möglich, verschiedene TMDs über das gleiche Verfahren Wachstum wachsen. Auf der anderen Seite kann die Schicht Nummer Regelbarkeit der 2D Kristalle auch erreicht werden, durch eine Änderung der bereits hinterlegten Übergangsmetall-dicken. In diesem Fall sind die Optimierung und Schicht Nummer Wachstumskontrolle auf einer einzigen Schicht erforderlich für verschiedene TMDs. Wachstum Mechanismen zu verstehen, ist auch sehr wichtig für den Aufbau von komplizierten TMD Hetero-Strukturen mit dieser Methode.
In diesem Papier, MoS2 und WS2 bereiten wir Filme unter ähnlichen Wachstum Verfahren der Metallabscheidung, gefolgt von dem Sulfurization-Verfahren. Mit den Ergebnissen aus den Sulfurization Mo Filme unter Schwefel ausreichend und mangelhaft sind zwei Wachstum Mechanismen während der Sulfurization Verfahren15beobachtet. Unter den Schwefel hinreichende Bedingung erhalten Sie eine einheitliche und Layer-Anzahl-steuerbare MoS2 -Film nach dem Sulfurization Verfahren. Wenn die Probe unter den Schwefel mangelhaft Zustand sulfurized, ist der Hintergrund Schwefel nicht ausreichen, um einen kompletten MoS2 Film zu bilden, so dass die Mo Oxid Segregation und Zusammenwachsen der vorherrschende Mechanismus in der frühen Wachstumsphase. Nach dem Sulfurization Verfahren15erhält man eine Probe mit Mo Oxid Cluster durch einige Schichten von MoS2 abgedeckt. Durch sequentielle Metallabscheidung und folgenden Sulfurization Verfahren kann WS2/MoS2 vertikale Hetero-Strukturen mit Schicht Nummer Kontrollierbarkeit auf einer einzigen Schicht15,16vorbereitet werden. Mit diesem Verfahren ergibt sich eine Probe auf einem einzigen Saphir Substrat mit vier Regionen: (I) leer Saphir Substrat, (II) Standalone MoS2, (III) WS2/MoS2 Hetero-Struktur und (IV) Standalone WS217 . Die Ergebnisse zeigen, dass die Wachstum-Technik vorteilhaft für die Einrichtung der vertikalen 2D Hetero-Kristallstruktur ist und in der Lage, selektives Wachstum ist. Die erweiterte Gerät Aufführungen von 2D Hetero-Kristallstrukturen markiert den ersten Schritt in Richtung praktische Anwendungen für 2D Kristalle.

<table><tbody><tr><td>RF sputtering system</td><td>Kao Duen Technology</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Furnace for sulfurization</td><td>Creating Nano Technologies</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Polymethyl methacrylate (PMMA)</td><td>Microchem</td><td>8110788</td><td>Flammable</td></tr><tr><td>KOH, &gt; 85%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>30603</td><td></td></tr><tr><td>Acetone, 99.5%</td><td>Echo Chemical</td><td>CMOS110</td><td></td></tr><tr><td>Sulfur (S), 99.5%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>13803</td><td></td></tr><tr><td>Molybdenum (Mo), 99.95%</td><td>Summit-Tech</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Tungsten (W), 99.95%</td><td>Summit-Tech</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>C-plane Sapphire substrate</td><td>Summit-Tech</td><td>X171999</td><td>(0001) &amp;plusmn; 0.2 &amp;deg; one side polished</td></tr><tr><td>300 nm SiO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;/Si substrate</td><td>Summit-Tech</td><td>2YCDDM</td><td>P-type Si substrate, resistivity: 1-10 &amp;Omega; &amp;middot; cm.</td></tr><tr><td>Sample holder (sputtering system)</td><td>Kao Duen Technology</td><td>N/A</td><td>Ceramic material</td></tr><tr><td>Mechanical pump (sputtering system)</td><td>Ulvac</td><td>D-330DK</td><td></td></tr><tr><td>Diffusion pump (sputtering system)</td><td>Ulvac</td><td>ULK-06A</td><td></td></tr><tr><td>Mass flow controller</td><td>Brooks</td><td>5850E</td><td>The maximum Argon flow is 400 mL/min</td></tr><tr><td>Manual wheel Angle poppet valve</td><td>King Lai</td><td>N/A</td><td>Vacuum range from 2500 ~1 &amp;times; 10&lt;sup&gt;-8&lt;/sup&gt; torr</td></tr><tr><td>Raman measurement system</td><td>Horiba</td><td>Jobin Yvon LabRAM HR800</td><td></td></tr><tr><td>Transmission electron microscopy</td><td>Fei</td><td>Tecnai G2 F20</td><td></td></tr><tr><td>Petri dish</td><td>Kwo Yi</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Tweezer</td><td>Venus</td><td>2A</td><td></td></tr><tr><td>Digital dry cabinet</td><td>Jwo Ruey Technical</td><td>DRY-60</td><td></td></tr><tr><td>Dual-channel system sourcemeter</td><td>Keithley</td><td>2636B</td><td></td></tr></tbody></table>

preparation of large-area vertical 2d crystal hetero-structures through the sulfurization of transition metal films for device fabrication

Wir haben gezeigt, dass durch die Sulfurization von Übergangsmetall-Filmen wie Molybdän (Mo) und Wolfram (W), großflächige und gleichmäßige Übergangsmetall Dichalcogenides (TMDs) MoS2 und WS2 auf Saphir-Substraten hergestellt werden können. Durch die Kontrolle der Metall Schichtdicken, gute Schicht Nummer Steuerbarkeit, bis auf eine einlagige TMDs, erhalten Sie mit dieser Technik Wachstum. Basierend auf den Ergebnissen aus dem Mo-Film unter den Schwefel mangelhaft Zustand sulfurized, gibt es zwei Mechanismen (a) planare MoS2 Wachstum und (b) Mo Oxid Segregation beobachtet während des Sulfurization-Verfahrens. Wenn der Hintergrund Schwefel ausreicht, ist planar TMD Wachstum der dominanten Wachstumsmechanismus, die nach dem Sulfurization Verfahren in einem einheitlichen MoS2 Film führen wird. Wenn der Hintergrund Schwefel unzulänglich ist, werden Mo-Oxid Segregation der dominanten Wachstumsmechanismus in der Anfangsphase des Verfahrens Sulfurization. In diesem Fall erhält man die Probe mit Mo Oxid Cluster mit paar-Schicht MoS2 bedeckt. Nachdem sequenziell Mo Ablagerung/Sulfurization und W Ablagerung/Sulfurization Verfahren, vertikale WS2/MoS2 Hetero-Strukturen mit dieser Technik Wachstum festgelegt sind. Raman Spitzen entsprechend WS2 und MoS2, und die Nummer der identische Ebene der Hetero-Struktur mit der Summe der einzelnen 2D Materialien haben die erfolgreiche Etablierung des vertikalen 2D Kristalls bestätigt. Hetero-Struktur. Nach der Übertragung der WS2/MoS2 Film auf einem SiO2/Si Substrat mit Pre-gemusterten Source/Drain-Elektroden, ist ein Bottom-Gate-Transistor hergestellt. Verglichen mit den Transistor mit MoS2 Kanälen, haben die höheren Abfluss Strömungen des Gerätes mit dem WS-2/MoS2 Hetero-Struktur, die mit der Einführung von 2D Hetero-Kristallstrukturen, überlegene Gerät ausgestellt Leistung erzielt werden kann. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass das Potential dieses Wachstum-Technik für die praktische Anwendung der 2D Kristalle.

Das Raman-Spektrum und die Schnittbilder HRTEM der einzelnen MoS2 und WS2 hergestellt unter Verwendung der Sulfurization der bereits hinterlegten Übergangsmetalle sind in Figur 1a-b17, gezeigt. Zwei charakteristischen Raman-Spitzen für MoS2 und WS2, die in der Ebene entsprechen eingehalten werden <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56494/56494eq1.jpg"> und Out-of-P...

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Preparation of Large-area Vertical 2D Crystal Hetero-structures Through the Sulfurization of Transition Metal Films for Device Fabrication

Durch die Sulfurization der bereits hinterlegten Übergangsmetalle können großflächige und vertikale 2D Hetero-Kristallstrukturen hergestellt werden. Die Übertragung von Film und Gerät Herstellung Verfahren sind auch in diesem Bericht gezeigt.

Herstellung von großflächigen vertikale 2D Crystal Hetero-Strukturen durch Sulfurization Übergangsmetall Filme für Gerät Herstellung

We have demonstrated that through the sulfurization of transition metal films such as molybdenum (Mo) and tungsten (W), large-area and uniform transition ...

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Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Engineering

9.1K Aufrufe.  National Taiwan University. Durch die Sulfurization der bereits hinterlegten Übergangsmetalle können großflächige und vertikale 2D Hetero-Kristallstrukturen hergestellt werden. Die Übertragung von Film und Gerät Herstellung Verfahren sind auch in diesem Bericht gezeigt.

Serie: Preparation of Large-area Vertical 2D Crystal Hetero-structures Through the Sulfurization of Transition Metal Films for Device Fabrication

Making Record-efficiency SnS Solar Cells by Thermal Evaporation and Atomic Layer Deposition

Tin sulfide (SnS) is a candidate absorber material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. SnS offers easy phase control and rapid growth by congruent thermal evaporation, and it absorbs visible light strongly. However, for a long time the record power conversion efficiency of SnS solar cells remained below 2%. Recently we demonstrated new certified record efficiencies of 4.36% using SnS deposited by atomic layer deposition, and 3.88% using thermal evaporation. Here the fabrication procedure for these record solar cells is described, and the statistical distribution of the fabrication process is reported. The standard deviation of efficiency measured on a single substrate is typically over 0.5%. All steps including substrate selection and cleaning, Mo sputtering for the rear contact (cathode), SnS deposition, annealing, surface passivation, Zn(O,S) buffer layer selection and deposition, transparent conductor (anode) deposition, and metallization are described. On each substrate we fabricate 11 individual devices, each with active area 0.25 cm2. Further, a system for high throughput measurements of current-voltage curves under simulated solar light, and external quantum efficiency measurement with variable light bias is described. With this system we are able to measure full data sets on all 11 devices in an automated manner and in minimal time. These results illustrate the value of studying large sample sets, rather than focusing narrowly on the highest performing devices. Large data sets help us to distinguish and remedy individual loss mechanisms affecting our devices.

Tin sulfide (SnS) is a candidate material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. Here, we demonstrate the fabrication procedure of the SnS solar cells employing atomic layer deposition, which yields 4.36% certified power conversion efficiency, and thermal evaporation which yields 3.88%.

Erstellen Rekordeffizienz SnS Solarzellen durch thermische Verdampfung und Atomic Layer Deposition

Tin sulfide (SnS) is a candidate absorber material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. SnS offers easy phase control and rapid growth by congruent ...

Forschung

Ingenieurwesen

Atomically Traceable Nanostructure Fabrication

Reducing the scale of etched nanostructures below the 10 nm range eventually will require an atomic scale understanding of the entire fabrication process being used in order to maintain exquisite control over both feature size and feature density. Here, we demonstrate a method for tracking atomically resolved and controlled structures from initial template definition through final nanostructure metrology, opening up a pathway for top-down atomic control over nanofabrication. Hydrogen depassivation lithography is the first step of the nanoscale fabrication process followed by selective atomic layer deposition of up to 2.8 nm of titania to make a nanoscale etch mask. Contrast with the background is shown, indicating different mechanisms for growth on the desired patterns and on the H passivated background. The patterns are then transferred into the bulk using reactive ion etching to form 20 nm tall nanostructures with linewidths down to ~6 nm. To illustrate the limitations of this process, arrays of holes and lines are fabricated. The various nanofabrication process steps are performed at disparate locations, so process integration is discussed. Related issues are discussed including using fiducial marks for finding nanostructures on a macroscopic sample and protecting the chemically reactive patterned Si(100)-H surface against degradation due to atmospheric exposure.

We report a protocol for combining the atomic metrology of the Scanning Tunneling Microscope for surface patterning with selective Atomic Layer Deposition and Reactive Ion Etching. Using a robust process involving numerous atmospheric exposures and transport, 3D nanostructures with atomic metrology are fabricated.

Atomar Traceable Nanostrukturen

Reducing the scale of etched nanostructures below the 10 nm range eventually will require an atomic scale understanding of the entire fabrication process ...

Ohmic Contact Fabrication Using a Focused-ion Beam Technique and Electrical Characterization for Layer Semiconductor Nanostructures

Layer semiconductors with easily processed two-dimensional (2D) structures exhibit indirect-to-direct bandgap transitions and superior transistor performance, which suggest a new direction for the development of next-generation ultrathin and flexible photonic and electronic devices. Enhanced luminescence quantum efficiency has been widely observed in these atomically thin 2D crystals. However, dimension effects beyond quantum confinement thicknesses or even at the micrometer scale are not expected and have rarely been observed. In this study, molybdenum diselenide (MoSe2) layer crystals with a thickness range of 6-2,700 nm were fabricated as two- or four-terminal devices. Ohmic contact formation was successfully achieved by the focused-ion beam (FIB) deposition method using platinum (Pt) as a contact metal. Layer crystals with various thicknesses were prepared through simple mechanical exfoliation by using dicing tape. Current-voltage curve measurements were performed to determine the conductivity value of the layer nanocrystals. In addition, high-resolution transmission electron microscopy, selected-area electron diffractometry, and energy-dispersive X-ray spectroscopy were used to characterize the interface of the metal&#8211;semiconductor contact of the FIB-fabricated MoSe2 devices. After applying the approaches, the substantial thickness-dependent electrical conductivity in a wide thickness range for the MoSe2-layer semiconductor was observed. The conductivity increased by over two orders of magnitude from 4.6 to 1,500 &#937;&#8722;1 cm&#8722;1, with a decrease in the thickness from 2,700 to 6 nm. In addition, the temperature-dependent conductivity indicated that the thin MoSe2 multilayers exhibited considerably weak semiconducting behavior with activation energies of 3.5-8.5 meV, which are considerably smaller than those (36-38 meV) of the bulk. Probable surface-dominant transport properties and the presence of a high surface electron concentration in MoSe2 are proposed. Similar results can be obtained for other layer semiconductor materials such as MoS2 and WS2.

We describe the approaches for the device fabrication and electrical characterization of molybdenum diselenide (MoSe2) layer semiconductor nanostructures with different thicknesses. In addition, the fabrication of ohmic contacts for MoSe2-layer nanocrystals by the focused-ion beam deposition method using platinum (Pt) as a contact metal is described.

Ohmsche Kontakt Fabrication unter Verwendung eines fokussierten Ionenstrahl-Technik und Elektrische Charakterisierung für Layer-Halbleiter-Nanostrukturen

Layer semiconductors with easily processed two-dimensional (2D) structures exhibit indirect-to-direct bandgap transitions and superior transistor ...

Advanced Experimental Methods for Low-temperature Magnetotransport Measurement of Novel Materials

Novel electronic materials are often produced for the first time by synthesis processes that yield bulk crystals (in contrast to single crystal thin film synthesis) for the purpose of exploratory materials research. Certain materials pose a challenge wherein the traditional bulk Hall bar device fabrication method is insufficient to produce a measureable device for sample transport measurement, principally because the single crystal size is too small to attach wire leads to the sample in a Hall bar configuration. This can be, for example, because the first batch of a new material synthesized yields very small single crystals or because flakes of samples of one to very few monolayers are desired. In order to enable rapid characterization of materials that may be carried out in parallel with improvements to their growth methodology, a method of device fabrication for very small samples has been devised to permit the characterization of novel materials as soon as a preliminary batch has been produced. A slight variation of this methodology is applicable to producing devices using exfoliated samples of two-dimensional materials such as graphene, hexagonal boron nitride (hBN), and transition metal dichalcogenides (TMDs), as well as multilayer heterostructures of such materials. Here we present detailed protocols for the experimental device fabrication of fragments and flakes of novel materials with micron-sized dimensions onto substrate and subsequent measurement in a commercial superconducting magnet, dry helium close-cycle cryostat magnetotransport system at temperatures down to 0.300 K and magnetic fields up to 12 T.

We describe the methodology of mechanical exfoliation and deposition of flakes of novel materials with micron-sized dimensions onto substrate, fabrication of experimental device structures for transport experimentation, and the magnetotransport measurement in a dry helium close-cycle cryostat at temperatures down to 0.300 K and magnetic fields up to 12 T.

Erweiterte Experimentelle Methoden für Niedertemperatur-Magneto Messung der Novel Materials

Novel electronic materials are often produced for the first time by synthesis processes that yield bulk crystals (in contrast to single crystal thin film ...

Preparation of Liquid-exfoliated Transition Metal Dichalcogenide Nanosheets with Controlled Size and Thickness: A State of the Art Protocol

We summarize recent advances in the production of liquid-exfoliated transition metal dichalcogenide (TMD) nanosheets with controlled size and thickness. Layered crystals of molybdenum disulphide (MoS2) and tungsten disulphide (WS2) are exfoliated in aqueous surfactant solution by sonication. This yields highly polydisperse mixtures containing nanosheets with broad size and thickness distributions. However, for most purposes, specific sizes (in terms of both lateral dimension and thickness) are required. For example, large and thin nanosheets are desired for (opto) electronic applications, while laterally small nanosheets are interesting for catalytic applications. Therefore, post-exfoliation size selection is an important step that we address here. We provide a detailed protocol on the efficient size selection in large quantities by liquid cascade centrifugation and the size and thickness quantification by statistical microscopic analysis (atomic force microscopy and transmission electron microscopy). The comparison of MoS2 and WS2 shows that both materials are size-selected in a similar way by the same procedure. Importantly, the dispersions of size-selected nanosheets show systematic changes in their optical extinction spectra with size due to edge and confinement effects. We show how these optical changes are related quantitatively to the nanosheets dimensions and describe how mean nanosheets length and layer number can be extracted reliably from the extinction spectra. The exfoliation and size selection protocol can be applied to a broad range of layered crystals as we have previously demonstrated for graphene, gallium sulphide (GaS) and black phosphorus.

A protocol for the liquid exfoliation of layered materials to nanosheets, their size selection and size measurement by microscopic and spectroscopic techniques is presented.

Herstellung von Flüssig-abgeblättert Transition Metalldichalkogenid -Nanoschichten mit kontrollierter Größe und Stärke: A State of the Art-Protokoll

We summarize recent advances in the production of liquid-exfoliated transition metal dichalcogenide (TMD) nanosheets with controlled size and thickness. ...

Spark Plasma Sintering Apparatus Used for the Formation of Strontium Titanate Bicrystals

A spark plasma sintering apparatus was used as a novel method for diffusion bonding of two single crystals of strontium titanate to form bicrystals with one twist grain boundary. This apparatus utilizes high uniaxial pressure and a pulsed direct current for rapid consolidation of material. Diffusion bonding of strontium titanate bicrystals without fracture, in a spark plasma sintering apparatus, is possible at high pressures due to the unusual temperature dependent plasticity behavior of strontium titanate. We demonstrate a method for the successful formation of bicrystals at accelerated time scales and lower temperatures in a spark plasma sintering apparatus compared to bicrystals formed by conventional diffusion bonding parameters. Bond quality was verified by scanning electron microscopy. A clean and atomically abrupt interface containing no secondary phases was observed using transmission electron microscopy techniques. Local changes in bonding across the boundary was characterized by simultaneous scanning transmission electron microscopy and spatially resolved electron energy-loss spectroscopy.

A viable technique for the formation of strontium titanate bicrystals at high pressure and fast heating rate via the spark plasma sintering apparatus is developed.

Spark Plasma Sintering Gerät verwendet für die Bildung von Strontiumtitanat Bikristalle

A spark plasma sintering apparatus was used as a novel method for diffusion bonding of two single crystals of strontium titanate to form bicrystals with ...

Aerosol-assisted Chemical Vapor Deposition of Metal Oxide Structures: Zinc Oxide Rods

Whilst columnar zinc oxide (ZnO) structures in the form of rods or wires have been synthesized previously by different liquid- or vapor-phase routes, their high cost production and/or incompatibility with microfabrication technologies, due to the use of pre-deposited catalyst-seeds and/or high processing temperatures exceeding 900 &#176;C, represent a drawback for a widespread use of these methods. Here, however, we report the synthesis of ZnO rods via a non-catalyzed vapor-solid mechanism enabled by using an aerosol-assisted chemical vapor deposition (CVD) method at 400 &#176;C with zinc chloride (ZnCl2) as the precursor and ethanol as the carrier solvent. This method provides both single-step formation of ZnO rods and the possibility of their direct integration with various substrate types, including silicon, silicon-based micromachined platforms, quartz, or high heat resistant polymers. This potentially facilitates the use of this method at a large-scale, due to its compatibility with state-of-the-art microfabrication processes for device manufacture. This report also describes the properties of these structures (e.g., morphology, crystalline phase, optical band gap, chemical composition, electrical resistance) and validates its gas sensing functionality towards carbon monoxide.

Columnar zinc oxide structures in the form of rods are synthesized via aerosol-assisted chemical vapor deposition without the use of pre-deposited catalyst-seed particles. This method is scalable and compatible with various substrates based on either silicon, quartz or polymers.

Aerosol-assisted Chemical Vapor Deposition von Metall-Oxid-Strukturen: Zinkoxid-Stangen

Whilst columnar zinc oxide (ZnO) structures in the form of rods or wires have been synthesized previously by different liquid- or vapor-phase routes, ...

Chemie

Synthesis of a Thiol Building Block for the Crystallization of a Semiconducting Gyroidal Metal-sulfur Framework

We present a method for preparing thioester molecules as the masked form of the thiol linkers and their utilization for accessing a semiconducting and porous metal-dithiolene network in the highly ordered single crystalline state. Unlike the highly reactive free-standing thiols, which tend to decompose and complicate the crystallization of metal-thiolate open frameworks, the thioester reacts in situ to provide the thiol species, serving to mitigate the reaction between the mercaptan units and the metal centers, and to improve crystallization consequently. Specifically, the thioester was synthesized in a one-pot procedure: an aromatic bromide (hexabromotriphenylene) reacted with excess sodium thiomethoxide under vigorous conditions to first form the thioether intermediate product. The thioether was then demethylated by the excess thiomethoxide to provide the thiolate anion that was acylated to form the thioester product. The thioester was conveniently purified by standard column chromatography, and then used directly in the framework synthesis, wherein NaOH and ethylenediamine serve to revert in situ the thioester to the thiol linker for assembling the single-crystalline Pb(II)-dithiolene network. Compared with other methods for thiol synthesis (e.g., by cleaving alkyl thioether using sodium metal and liquid ammonia), the thioester synthesis here uses simple conditions and economical reagents. Moreover, the thioester product is stable and can be conveniently handled and stored. More importantly, in contrast to the generic difficulty in accessing crystalline metal-thiolate open frameworks, we demonstrate that using the thioester for in situ formation of the thiol linker greatly improves the crystallinity of the solid-state product. We intend to encourage broader research efforts on the technologically important metal-sulfur frameworks by disclosing the synthetic protocol for the thioester as well as the crystalline framework solid.

Here, we present a one-pot, transition-metal-free synthesis of thiols and thioesters from aromatic halides and sodium thiomethoxide, followed by the preparation of single crystals of a metal-dithiolene network using thiol species generated in situ from the more stable and tractable thioester.

Synthese von Thiol Baustein für die Kristallisation eines halbleitenden Gyroidal Metall-Schwefel-Rahmens

We present a method for preparing thioester molecules as the masked form of the thiol linkers and their utilization for accessing a semiconducting and ...

A Standard and Reliable Method to Fabricate Two-Dimensional Nanoelectronics

Two-dimensional (2D) materials have attracted huge attention due to their unique properties and potential applications. Since wafer scale synthesis of 2D materials is still in nascent stages, scientists cannot fully rely on traditional semiconductor techniques for related research. Delicate processes from locating the materials to electrode definition need to be well controlled. In this article, a universal fabrication protocol required in manufacturing nanoscale electronics, such as 2D quasi-heterojunction bipolar transistors (Q-HBT), and 2D back-gated transistors are demonstrated. This protocol includes the determination of material position, electron beam lithography (EBL), metal electrode definition, et al. A step by step narrative of the fabrication procedures for these devices are also presented. Furthermore, results show that each of the fabricated devices has achieved high performance with high repeatability. This work reveals a comprehensive description of process flow for preparing 2D nano-electronics, enables the research groups to access this information, and pave the way toward future electronics.

The article aims to introduce a standard and reliable fabrication procedure for the development of future low dimensional nanoelectronics.

Eine Standard und zuverlässige Methode, zweidimensionale Nanoelektronik zu fabrizieren

Two-dimensional (2D) materials have attracted huge attention due to their unique properties and potential applications. Since wafer scale synthesis of 2D ...

Fabricating van der Waals Heterostructures with Precise Rotational Alignment

In this work we describe a technique for creating new crystals (van der Waals heterostructures) by stacking distinct ultrathin layered 2D materials. We demonstrate not only lateral control but, importantly, also control over the angular alignment of adjacent layers. The core of the technique is represented by a home-built transfer setup which allows the user to control the position of the individual crystals involved in the transfer. This is achieved with sub-micrometer (translational) and sub-degree (angular) precision. Prior to stacking them together, the isolated crystals are individually manipulated by custom-designed moving stages that are controlled by a programmed software interface. Moreover, since the entire transfer setup is computer controlled, the user can remotely create precise heterostructures without coming into direct contact with the transfer setup, labeling this technique as &#8220;hands-free&#8221;. In addition to presenting the transfer set-up, we also describe two techniques for preparing the crystals that are subsequently stacked.

In this work we describe a technique that is used to create new crystals (van der Waals heterostructures) by stacking ultrathin layered 2D materials with precise control over position and relative orientation.

Herstellung von van der Waals Heterostrukturen mit präziser Rotationsausrichtung

In this work we describe a technique for creating new crystals (van der Waals heterostructures) by stacking distinct ultrathin layered 2D materials. We ...