이 작품은 가장 105-2221-E-001-011-MY3 사업과 가장 105-2622-8-002-001 과학과 기술, 대만에 의해 투자 부분에 초점을 맞춘 프로젝트 응용 과학, 학계의 Sinica, 리서치 센터 투자에 의해 부분적으로 지원 대만.

1. 개별 2D 자료 (MoS2 와 WS2)의 성장
<ol><li>
RF 스퍼터 링 시스템을 사용 하 여 전이 금속 증 착
	<ol>
<li>깨끗 한 2 x 2 cm2 사파이어 기판 샘플 홀더 전이 금속 증 착을 위한 스퍼터 링 시스템의 대상으로 광택 측면에 배치 됩니다. 사파이어 기판은 사파이어의 높은 온도 원자 평면 표면에 화학 안정성 때문에 선택 됩니다.</li>
		<li>확산 펌프에 의해 다음 기계적인 펌프를 사용 하 여 순차적으로 3 x 10-6 torr에 스퍼터 링 챔버를 펌프.</li>
		<li>스퍼터 링 시스템에 Ar 가스를 주입 하 고 40 mL/min 유량 컨트롤러 (MFC)를 사용 하 여 가스 흐름 유지.</li>
		<li>수동 압력 제어 밸브를 사용 하 여 5 x 10-2 torr에 약 실 압력을 유지 하 고 Ar 플라즈마 점화. W. 40에서 출력을 유지</li>
		<li>수동 휠 각도 포 펫 밸브를 사용 하 여 5 x 10-3 torr에 약 실 압력을 감소.</li>
		<li>수동으로 사파이어 기판 및 2 인치 금속 대상 사이의 셔터를 열고 금속 증 착을 시작 합니다. 증 착 절차 동안 스퍼터 링 파워에서 계속 40 W Mo와 w. 배경 압력 40 mL/min Ar 가스 흐름 5 × 10-3 torr에서 유지 됩니다.</li>
		<li>다른 두께와 전이 금속 필름을 예금 하는 스퍼터 링 시간을 제어 합니다. 얇은 금속 두께 때문 번 스퍼터 링 필름 두께 크리스털 공 진 기에서 신호 보다 더 나은 제어를 제공할 것입니다. 참고: MoS2 와 WS2 현재 원고에서 설명 하는 메서드를 사용 하 여 재배의 레이어 번호는 미리 입금 Mo와 W 필름의 스퍼터 링 시간에 비례. 필요한 레이어 숫자 모스2 과 WS2 을 번 스퍼터 링의 결정은 다른 스퍼터 링 시간 샘플에 대 한 횡단면 고해상도 전송 전자 현미경 (HRTEM) 이미지를 기반으로 합니다. 그러나, 미리 입금된 Mo와 W 영화 너무 두꺼운 경우에, Mo와 W 산화물 분리 지배적인 성장 메커니즘 대신 평면 MoS2 와 WS2 영화 성장 될 것 이다. 따라서, 스퍼터 링 타임 레이어 숫자의 비례는 몇 층 TMDs 제한 됩니다. 현재 원고에 MoS2 의 성장 상태, 레이어 숫자 때 MoS2 영화 10 미만 계층은 스퍼터 링 시간에 비례 됩니다. 스퍼터 링 시간은 30 5 층 MoS2의 성장에 대 한 s.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
전이 금속 필름 sulfurization
	<ol>
<li>미리 입금된 전이 금속 필름 사파이어 기판 sulfurization에 대 한 뜨거운 용광로의 중앙에 놓습니다.</li>
		<li>황 (S) 분말 가스 흐름, 보일 러의 난방 영역에서 2 cm의 상류를 놓습니다. 기판 온도 800 ° c 증가 하는 경우이 위치에 S 분말의 증발 온도 120 ° C를 있을 것입니다. 정확 하 게 sulfurization에 대 한 다른 전이 금속에 대 한 S 분말 무게를 제어 합니다. 작품에서 S 분말 무게는 1.5 g 모와 W. 1.0 g 참고: 우리는 MoS2 와 다른 양의 유황 분말을 사용 하 여 준비 하는 각 재료에 대 한 얻은 결과에 따라 WS2 영화 준비에 대 한 유황 분말 양을 결정 합니다.</li>
		<li>0.7 torr에서 보일 러 압력을 유지. Sulfurization 절차 동안 130 mL/min Ar 가스 캐리어 가스로 사용 되었다.</li>
		<li>황 분말은 완전히 증발 때까지 램프 온도 20 ° C/분의 램프 속도 40 분에 800 ° C에 실내 온도에서 용광로의 온도 800 ° C에는 온도 유지. 그 후, 히터 전원 보일 러 온도 낮추기 위하여 떨어져 전환 된다. 그것은 800 ° c.에서 실내 온도 도달 하는 보일 러에 대 한 약 30 ~ 40 분 소요</li>
	</ol>
</li>
	<li>488 nm 레이저15,,1617를 사용 하 여 라만 스펙트럼 측정을 수행 합니다. 2D 크리스탈15,,1617의 레이어 숫자를 확인 하려면 횡단면 HRTEM 이미지를 가져옵니다.</li>
</ol>2. WS2/MoS2 세로 단일 Hetero-구조의 성장
참고:이 섹션은 단일 hetero-MoS2 의 5 층 사파이어 레이어와 WS2의 4 개의 층으로 구성 된 구조를 만드는 데 사용 됩니다.
<ol><li>1.1 단계로 동일한 절차를 따릅니다. RF 스퍼터 링 30으로 시스템을 사용 하 여 사파이어 기판에 모 영화 입금 시간을 스퍼터 링 s.</li>
	<li>MoS2의 성장에 대 한 1.2 단계 동일한 sulfurization 절차를 다음과 같은 모 영화 sulfurize MoS2 의 5 층 sulfurization 절차 후 얻을 수 것입니다.</li>
	<li>1.1 단계로 동일한 절차를 따릅니다. MoS2W 필름을 예금/사파이어 기판 RF 스퍼터 링 시스템 30 사용 하 여 시간을 스퍼터 링 s.</li>
	<li>WS2의 성장 위한 단계 1.2의 동일한 sulfurization 절차에 따라 W 필름 sulfurize WS2 의 4 개의 층 sulfurization 절차 후 MoS2 위에 얻을 것 이다. 참고: 금속 증 착 및 sulfurization 절차는 개별 자료와 동일 합니다. Mo와 W 필름의 스퍼터 링 시간 MoS2 와 WS2 층의 필요한 레이어 숫자에 따라 결정 됩니다. 더블-또는 멀티-hetero-구조 같은 성장 절차를 반복 하 여 설정할 수 있습니다. 수직 이종 구조에서 TMDs의 시퀀스 샘플 구조에 따라 변경할 수 있습니다.</li>
</ol>3. 영화 전송 및 장치 제작 절차
<ol><li>
2D 크리스탈 필름의 절차를 전송 하는 영화
	<ol>
<li>스핀 코트 poly(methyl methacrylate) (PMMA) 실 온에서 전체 영화를 충당 하기 위해 TMD 필름에의 3 드랍 스. 회전자의 2 단계 회전 속도 10 s 500 rpm 및 800 rpm 10 s. 5 분 동안 120 ° C에서 경화 후 아크릴 두께 약 3 µ m 이다.</li>
		<li>PMMA/TMD/사파이어 샘플을 이온된 (DI) 물으로 가득 페 트리 접시에 놓습니다.</li>
		<li>디 물에 핀셋을 사용 하 여 사파이어 기판에서 PMMA/TMD 영화의 한 모퉁이 벗기십시오.</li>
		<li>100 ° c 비 커에 250 mL의 1 M KOH 용액 (14 g 코 펠 릿 250 mL 물 혼합) 열 열띤된 코 수성 해결책에서 샘플을 이동 하 고 영화는 기판에서 완전히 떨어져 벗 겨 때까지 PMMA/TMD 영화 필 링 계속. 필 링 약 1 분 완료 하는 데 필요 합니다.</li>
		<li>사용 하 여 별도 사파이어 기판 코 솔루션에서 PMMA/TMD 영화 특. 영화 영화에 코 잔류물을 씻어 디 물으로 채워진 250 mL 비 커에 이동 합니다. 이 단계에서 PMMA/TMD 영화와 영화를 특 종 사파이어 기판 사이의 접착은 약 합니다. 따라서, 영화 디 물에 침수 후 사파이어 기판에서 연결 해제 됩니다.</li>
		<li>3.1.5 3.1.4-단계 3 번 반복 되도록 새로운 디 물을 사용 하 여 찌 꺼 기 코의 대부분 영화에서 제거 됩니다. 참고: 각 TMD 레이어 간의 접착은 사파이어 기판으로는 TMDs 보다 훨씬 강력. 따라서, 동일한 전송 절차는 개별 MoS2/WS2 재료 또는 그들의 이종 구조에 적용할 수 있습니다. 2D 크리스탈 필름 것입니다 수 완전히 벗 겨 기판에서 비슷한 구조의 MoS2/graphene 이종-이전 게시18에서 설명 필 링. 영화 전송의 목적에 따라이 단계에서 언급 한 기판 수 사파이어 기판 또는 미리 예금 된 전극 가진 SiO2/Si 기판 3.2 단계에서 설명한 대로 있습니다. 다른 기판은 또한이 목적을 위해 사용할 수 있습니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
2D 크리스탈 트랜지스터의 제조입니다.
	<ol>
<li>SiO2/Si 기판15,,1617에 전극 패턴을 정의 하기 위해 표준 사진 평판을 사용 합니다. 10 nm 티타늄 (Ti) 또는 100 nm 금 (Au)의 소스와 드레인 전극 300 nm SiO2/p-type Si 기판에 조립 됩니다.</li>
		<li>젖어 SiO2/Si 기판으로 미리 디 물으로 채워진 비 커에 소스/드레인 전극 패턴 및 단계 3.1에서에서 준비의 PMMA/TMD 영화 TMD 측에 연결.</li>
		<li>영화 물 잔류물을 제거 하는 SiO2/Si 기판에 연결 된 후 3 분 동안 100 ° C에서 샘플을 구워.</li>
		<li>전체 표면을 커버 하 고 더 확고 하 게 기판에 부착 된 필름을 PMMA/TMD 필름 샘플에 PMMA의 3 드랍 스 물방울</li>
		<li>다음 단계로 이동 하기 전에 적어도 8 h에 대 한 전자 건조 캐비닛에 샘플을 놓습니다.</li>
		<li>아세톤과 두 개의 다른 250 mL 비 커를 채우십시오. 담가 가기 PMMA 층을 제거 하려면 각각 50, 10 분, 아세톤으로 가득 두 개의 서로 다른 비 커에 순차적으로 PMMA/TMD 영화와 함께 첨부 된 샘플.</li>
		<li>표준 사진-리소 그래피 및 반응성 이온 에칭15,,1617를 사용 하 여 트랜지스터 채널을 정의 합니다. 백 게이트 MoS2 와 WS2/MoS2 이종 구조 트랜지스터는 조작된15,,1617. 채널 길이 소자의 너비는 각각 5, 150 μ m입니다.</li>
		<li>듀얼-채널 시스템 sourcemeter 악기를 사용 하 여 트랜지스터15,,1617의 전류-전압 특성을 측정.</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>

저자는 공개 없다.

Si, GaAs 등 기존의 반도체 재료에 비해, 장치 응용 프로그램에 대 한 2 차원 재료의 장점은 여러 원자 층으로 매우 얇은 시체와 함께 장치 제조의 가능성에 있다. Si 산업으로 발전 하는 때는 < 10 nm 기술 노드를 Si 핀 FET의 높은 종횡비 만들 것입니다 장치 아키텍처 응용에 적합. 따라서, 2D 자료 전자 장치 응용 프로그램에 대 한 시를 대체 하는 그들의 잠재력 등장 했습니다.
가장 공부 2D 소재, 그래 핀, 높은 이동성 값 전시 예정 이다, 하지만 제로 갭 자연 그래 핀 트랜지스터에 대 한 아무 OFF 상태를 주도하 고 있다. 이 경우에, 보이는 갭 값 TMDs 같은 다른 2D 물자 고려 사항으로 왔습니다. 요즘, 큰 지역 TMDs 얻기 위해 가장 일반적인 방법은 증 착 기법을 사용 하는. 이 성장 기술은 큰 지역 및 균일 한 TMD 영화를 제공 않지만, 적절 한 선구자 및 다른 성장 온도가 다른 TMDs의 선택은 2D 물자와 같은 복잡 한 구조의 개발에 대 한 불리 한 hetero-구조입니다. 이 경우에,이 문서에 설명 된 대로 전환 금속의 sulfurization TMD 이종 구조의 설립을 위한 유망한 접근 되고있다. 그것은 유사한 sulfurization 조건 하에서 다른 TMDs sulfurize 수 있습니다.
2 차원 재료의 성장에 대 한 하나의 중요 한 문제는 레이어 번호 제어. 이 문서에 설명 된 대로 sulfurizing 전이 금속에 의해 준비 된 MoS2 영화의 레이어 숫자 제어 사전 입금된 모 필름 두께 제어 하 여 달성 되었다. 모 영화의 두께 스퍼터 링에 의해 통제 되었다. 경우에 30 ~ 1 시간, 모 필름 두께 스퍼터 링 s 추정 되었다 nm. Sulfurization 절차 후 MoS2 의 5 개의 층17을얻을 수 해야 합니다. 10의 경우 시간, 모노 레이어 MoS2 를 스퍼터 링 s16을 얻을 수 있어야.
이 성장 방법의 주요 한계는 최대 레이어 숫자 1 회 sulfurization에에서 있다. 얇은 모 필름 증 착, 후 이전 섹션에서 설명한 것 처럼 샘플 스퍼터 링 챔버 밖으로 이동 하 고 공기에 노출 되었다. 모 영화 매우 얇은 이었기 때문에, 그것은 산화 했다 하 고 주위 조건 하에서 신속 하 게 모 산화물을 형성. 따라서, 미리 입금된 모 영화 너무 두꺼운 경우에, 평면 MoS2 sulfurization 절차 동안 모 산화물 분리를 방지 하기 위해 충분 하지 않을 것입니다 그리고 모 산화물을 다루는 멀티 레이어 MoS2 의 클러스터와 함께 샘플을 얻을 수 것입니다. 성장 조건이 종이에 채택, 높은 MoS2 레이어 수 약 10 번 성장 주기 했다.
레이어 10 보다 큰 숫자와 함께 MoS2 영화 필요한 경우이 단점을 극복 하기 위해 그것은 금속 증 착 및 필요한 레이어11수와 함께 영화를 sulfurization의 동일한 성장 절차를 반복 수 있습니다. 미리 입금 전이 금속 sulfurization 좋은 레이어 번호 제어와 확장 가능한 TMD 영화 성장의 가능성을 제공 하고있다. 이 방법을 사용 하 여, 수직 hetero-구조와 선택적 성장 사파이어 기판에의 설립 또한 입증 되었습니다. 이 문서에서 설명 하는 성장 기술 2 차원 결정의 실용적인 응용 프로그램으로 중요 한 단계를 표시 합니다. 2D 크리스탈 이종 구조의 향상 된 장치 성능, 2D 재료 nm 크기의 전자 장치 개발을 위한 가능한 후보자 일 수 있다. 미래에 작업, 스태킹 2D 자료 개별 자료와 다른 광학 및 전기 재산을 얻기 위해 다양 한 이종 구조를 확립 하는 실용적인 응용 프로그램에 대 한 중요 한 문제가 될 것입니다.

2D 크리스탈 필름을 얻기 위해 가장 일반적인 방법 중 하나는 기계적인 벗겨짐 대량 자료1,2,3,,45에서 사용 하는. 2D 크리스탈 필름 높은 결정 질은이 메서드를 사용 하 여 쉽게 얻을 수, 비록 확장 가능한 2D 크리스탈 필름 실용적인 응용 프로그램에 대 한 불리는이 방법을 통해 사용할 수 없습니다. 그것은 화학 기상 증 착 (CVD)에 사용 하 여, 큰 지역 및 균일 한 2D 크리스탈 영화 될 수 있는 준비 된6,7,,89이전 간행물에서 증명 되었습니다. 사파이어 기판 및 레이어 수 제어 MoS2 영화 같은 성장 주기를 반복 하 여 준비에 그래 핀의 직접 성장은 또한 시연 CVD 성장 기술이10,11. 1 개의 최근 간행물에서 비행기에서 WSe2/MoS2 이종 구조 조각도는 CVD 성장 기술이12를 사용 하 여 조작. CVD 성장 기술이 제공 하는 확장 가능한 2D 크리스탈 영화 약속 이지만,이 성장 기술의 주요 단점은 다른 선구자는 다른 2 차원 결정에 대 한 위치입니다. 성장 조건이 다른 2D 결정 사이 다. 이 경우에, 성장 절차 2D 크리스탈 hetero-구조에 대 한 수요가 성장 하는 때 더 복잡 하 게 될 것입니다.
CVD 성장 기술에 비해, 미리 입금된 전이 금속 필름의 sulfurization TMDs13,14와 유사 하지만 훨씬 간단 성장 접근을 제공 했습니다. 성장 절차 포함 하므로 금속 증 착 및 다음 sulfurization 절차, 동일한 성장 절차를 통해 다른 TMDs 성장 가능 하다. 다른 한편으로, 2 차원 결정의 레이어 숫자 제어 사전 입금된 전이 금속 두께 변경 하 여 또한 달성 될 수 있습니다. 이 경우 단일 계층까지 성장 최적화 및 레이어 번호 제어는 다른 TMDs. 필요한 성장 메커니즘을 이해 또한 매우 복잡 한 TMD hetero-구조가이 메서드를 사용 하 여의 설립에 대 한 중요 하다.
이 종이, MoS2 와 WS2 에서 영화는 sulfurization 프로시저 다음 금속 증 착의 비슷한 성장 과정을 준비 하 고 있다. 모 영화 황 충분 하 고 부족 한 조건에서의 sulfurization에서 얻은 결과 함께 두 개의 성장 메커니즘은 sulfurization 절차15동안 관찰 됩니다. 황 충분 한 조건 하에서 균일 하 고 레이어 번호 제어 MoS2 영화 sulfurization 절차 후 얻을 수 있습니다. 샘플 유황 결핍 상태 하에서 sulfurized는, 배경 황 모 산화물 분리 및 합체 초기 성장 단계에서 지배적인 기계 장치가 있을 것입니다 그런 완전 한 MoS2 필름을 형성 하기에 충분 한지 않습니다. MoS2 의 몇 층에 의해 덮여 모 산화 클러스터와 샘플 sulfurization 절차15후 얻을 수 것입니다. 순차적 금속 증 착 및 다음 sulfurization 프로시저를 통해 WS2/MoS2 수직 hetero-구조 단일 레이어 아래 레이어 번호 제어와15,16준비 될 수 있습니다. 이 기술을 사용 하 여, 샘플 4 개 지역으로 단일 사파이어 기판에 얻어진 다: (I) 사파이어 기판, (II) 독립 실행형 모스2, (III) WS2/MoS2 이종 구조, 및 (IV) 독립형 WS217 빈 . 결과 성장 기술 수직 2D 크리스탈 이종 구조의 설립에 대 한 유리의 선택적 성장 수 보여줍니다. 2D 크리스탈 이종 구조의 향상 된 장치 공연 2 차원 결정을 위해 실용적인 응용 프로그램을 향한 첫 번째 단계를 표시 합니다.

<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, &#62; 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) &#177; 0.2 &#176; one side polished</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>300 nm SiO2/Si substrate</td>
			<td>Summit-Tech</td>
			<td>2YCDDM</td>
			<td>P-type Si substrate, resistivity: 1-10 &#937; &#183; 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 &#215; 10-8 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

우리는 몰 리브 덴 (Mo), 텅스텐 (W), 큰 지역 등 전이 금속 필름의 sulfurization를 통해 그를 증명 하 고 전이 금속 dichalcogenides (TMDs) MoS2 를 균일 고 WS2 사파이어 기판에 준비 될 수 있다. 금속 필름 두께 조절 하 여 좋은 레이어 번호 제어 TMDs의 단일 계층까지이 성장 기술을 사용 하 여 얻어질 수 있다. 유황 결핍 상태 하에서 sulfurized 모 영화에서 얻은 결과 바탕으로, (a) 평면 MoS2 성장 및 (b) sulfurization 절차 동안 관찰 모 산화물 분리의 두 가지 메커니즘이 있습니다. 배경 황 이면 충분 한 평면 TMD 성장 sulfurization 절차 후 균일 한 MoS2 영화 귀 착될 것 이다 지배적인 성장 메커니즘입니다. 배경 유황 결핍 이면 모 산화물 분리 sulfurization 절차의 초기 단계에서 지배적인 성장 메커니즘을 될 것입니다. 이 경우에, 모 산화 클러스터 몇 레이어 MoS2 로 덮여와 함께 샘플 얻어질 것입니다. 후 순차적 모 증 착/sulfurization 및 W 증 착/sulfurization 절차, 수직 WS2/MoS2 이종 구조가 성장 기술을 사용 하 여 설정 됩니다. 라만 봉우리에 해당 하는 WS2 와 모스2, 각각, 그리고 개별 2D 자료의 합계와 이종 구조 동일한 레이어 수 수직 2D 크리스탈의 성공적인 설립을 확인 했습니다. hetero-구조입니다. WS2미리 패턴된 소스/드레인 전극으로 SiO2/Si 기판에 /MoS2 필름을 전송 후 하단-게이트 트랜지스터 조작입니다. 만 모스2 채널 트랜지스터와 비교, WS2/MoS2 hetero-구조 장치의 더 높은 드레인 전류는 전시는 2D 크리스탈 hetero-구조, 우수한 장치 도입 성능을 얻을 수 있습니다. 결과 2 차원 결정의 실용적인 응용 프로그램에 대 한이 성장 기술의 잠재력을 계시 했다.

라만 스펙트럼과 개별 MoS2 와 WS2 미리 입금 전이 금속 sulfurization를 사용 하 여 날조의 횡단면 HRTEM 이미지 각각 그림 1a-b17에 표시 됩니다. 두 특성 라만 봉우리 MoS2 와 WS2, 해당 비행기에서 하는 관찰 된다 <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56494/56494eq1.jpg"> 및 밖으로의 비행기는1 g 2 차원 결정에서 phonon 진동 모드. MoS2 샘플에 대 한 두 개의 라만 봉우리의 주파수 차이가 Δk 24.1 c m-1는 MoS2 의 4-5 층19얻은 제안입니다. 그러나, WS217의 큰 Δk 값 63.4 c m-1 에서 직접 가능한 레이어 수를 확인 하려면 어렵습니다. 그림 1 c-d에 나와 있는 두 개의 샘플의 횡단면 HRTEM 이미지는 5-4 레이어 MoS2 와 WS2 얻을 수 있습니다 두 샘플에 대 한 각각 밝혀졌다. 결과 전이 금속, 큰 지역 및 균일 한 MoS2 및 WS sulfurizing 통해2 영화 얻어질 수 있다 설명 했다.
유황 결핍 조건 sulfurized 1.0 nm 모 영화의 횡단면 HRTEM 이미지 그림 2a, 어떤 점에서 몇 레이어 2 차원 결정으로 덮여 클러스터 관찰 되었다에 표시 됩니다. 이러한 결과 표시 두 성장 메커니즘 sulfurization 절차15동안 관찰 했다. 황 충분 한 조건 하에서 유황을 위한 산소 반응 했다 장소 신속 하 게 같은 평면 MoS2 덮여 짧은 시간에 전체 샘플. 이 평면 MoS2 필름 샘플 표면에 수 있습니다. 막을 추가 소재 마이그레이션 되도록 균일 하 고 레이어 번호 제어 MoS2 영화 sulfurization 절차 후 얻을 수 있습니다. 그러나, 샘플 유황 결핍 상태 하에서 sulfurized는 때 배경 황 모 산화물 분리 및 합체는 초기 성장 단계에서 지배적인 기계 장치는 완전 한 MoS2 영화를 형성 하기 위하여 충분 하지 않았다. 이 경우에, 모 산화 클러스터 몇 레이어 MoS2 적용 샘플 sulfurization 절차15후 얻을 것 이다. 전이 금속 sulfurization의 모델 설명 회로도 그림 2b15에 표시 됩니다. 이후 두 성장 메커니즘, sulfurization 절차 동안 관찰 되었다. MoS2 레이어 수는 1 회 성장에 대 한 상한값이 있었습니다.
순차적 금속 증 착을 사용 하 여 위에서 설명한 sulfurization 절차, WS2/MoS2 단일 hetero-구조 전이 금속 증 착/sulfurization의 두 가지 절차 후 준비 되었다. 라만 스펙트럼과 샘플의 횡단면 HRTEM 이미지 그림 3a-b17에 표시 됩니다. 라만 봉우리 모스2 , WS2, 각각 해당 특성 외 개별 5 및 4 계층 MoS2 및 WS2 의 합계와 동일 층 수 9 제안 샘플 WS2가 / MoS2 단일 hetero-구조입니다. 비슷한 성장 절차 다음 WS2/MoS2/WS2 double hetero-구조 전이 금속 증 착/sulfurization의 3 개의 절차 후 준비 되었다. 라만 스펙트럼과 샘플의 횡단면 HRTEM 이미지 그림 3 c-d에 표시 됩니다. MoS2 와 WS2 특성 라만 봉우리 위에서 설명한 비슷한 관찰, 2 차원 결정의 3 개의 층이이 샘플에 대 한 관찰 되었다. 이러한 결과 단일 계층까지 (a) 좋은 레이어 번호 제어가 성장 기술과 이중 이종 구조는 3 개의 원자 층 두께16에 설정할 수 있습니다 (b)는 수직 2D 크리스탈에 대 한 취득 했다 계시 했다.
반 덮 음 전이 금속 증 착과 다른 샘플의이 보고서에서 설명 하는 성장 기술을 사용 하 여 선택적 성장 가능성을 보여줄 준비가 되었습니다. 1.0 nm 모 증 착 동안 사파이어 기판의 절반을 차폐 하 여 기판의 절반 수로 덮여 MoS2 sulfurization 후. 그 후, 샘플 사파이어 기판의 절반을 커버 입금 W에 90 °를 회전 했다. 동일한 sulfurization 절차는 다시 실시 됐다. 이 경우에, (a) 빈 사파이어 기판, (b) 독립 실행형 모스2, hetero-구조, (c) WS2/MoS2 와 (d) 독립 실행형 WS2 4 개 지역 단일 사파이어 기판17에서 얻은 했다. 그림 및 샘플에 4 개의 다른 지역의 라만 스펙트럼은 그림 4에 표시 됩니다. 그림 에서처럼 큰 지역 및 균일 한 WS2 MoS2 영화와 그들의 수직 이종 구조 선택적으로 동일한 사파이어 기판에 성장 했다. 이러한 결과 수직 이종 구조의 설립, 외 전이 금속 sulfurization의 성장 방법을 선택적으로 성장 2D 결정 기판에 나타내 었 다. 이 유연성 2D 재료와 그들의 이종 구조에 따라 실용적인 장치 제작에 더 많은 공간을 줄 수 있습니다.
장치 채널 MoS2 와 WS2/MoS2 수직 hetero-구조 트랜지스터의 소자 성능을 비교, 두 트랜지스터 제조 절차의 3 단계에서 설명한 조작 했다는 프로토콜입니다. 제작 절차를 보여주는 회로도 그림 5a에 표시 됩니다. 내가DV 장치 VDS 의GS 곡선 = 10 V 그림 5b에 표시 됩니다. MoS2 트랜지스터와 비교 하면, 상당한 드레인 전류 증가 이종 구조 장치에 대 한 관찰 되었다. 커브에서 추출 하는 채널 MoS2 와 WS2/MoS2 이종 구조는 두 개의 장치-이펙트 이동성 값은 0.27와 0.69 cm2/V·s, 각각. 전자 주입 WS 모스2 ~2 와 열 평형에서 더 높은 전자 농도 채널에서의 우리의 이전 예측이이 현상에 대 한 책임 수 있습니다.
얇은 모 필름 증 착, 후 샘플 스퍼터 링 챔버 밖으로 이동 하 고 공기에 노출 되었다. 모 영화 아주 얇은 이기 때문에, 그것은 산화 했다 하 고 주위 조건 하에서 신속 하 게 모 산화물을 형성. Sulfurization 프로시저는 그림 6a에 표시 하기 전에 샘플의 XPS 곡선 (엑스레이 광전자 분광학). 그림 에서처럼 영화 MoO2 , sulfurization 절차 전에 무3 구성 되었다. 이러한 결과 모 영화 뜨거운 용광로에 스퍼터 링 챔버에서 전송 절차 동안 산화는 것이 좋습니다. 2D 크리스탈 이종 구조 형성에 대 한 다른 지원 증거 2D 크리스탈 이종 구조의 해당 선택적 에칭에서 온 수 있습니다. 이 위해 우리 원자 에칭 MoS2 를 WS2 절전 산소 플라즈마 처리20를 사용 하 여 달성 될 수 있다 설명 했다. 우리는 원자 층 에칭 절차를 반복 하 여 수직 이종 구조에 해당 선택적 에칭을 얻을 수 있습니다. 에칭 및 취소 에칭 4 레이어 WS2/3-layer MoS2 수직 hetero-구조 라만 스펙트럼은 그림 6b에 나와 있습니다. 원자 층 에칭 시간 (4 회)의 WS2 레이어 번호와 일치 했다. MoS2 와 WS2 라만의 관측 취소 에칭 지역에 봉우리 그리고 수직 이종 구조가이 문서에서 설명 하는 성장 기술을 사용 하 여 설립 되었다 하는 것을 제안 MoS2 에칭된 지역에만 신호.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56494/56494fig1.jpg"> MoS2 와 WS2그림 1: 개별 2D 크리스탈. (a, b) 라만 스펙트럼 및 독립형 MoS2 의 (c, d) 횡단면 HRTEM 이미지 및 WS2, 각각17. 샘플 하 여 가져온 sulfurizing 1.0 nm Mo와 W 필름 스퍼터 링 시스템에 의해 준비. 라만 스펙트럼 같이 두 특성 라만 봉우리 MoS2 와 WS2에서 비행기에 대응에 대 한 관찰 되었다 <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/56494/56494eq2.jpg"> 및 밖으로의 비행기 <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/56494/56494eq3.jpg"> 2 차원 결정에서 phonon 진동 모드. MoS2 와 WS2 현재 원고에서 설명 하는 메서드를 사용 하 여 재배의 레이어 숫자 번호 미리 입금 Mo와 W 필름의 스퍼터 링 시간에 비례 했다. 필요한 레이어 숫자 모스2 과 WS2 을 번 스퍼터 링의 결정은 다른 스퍼터 링 시간 샘플에 대 한 횡단면 HRTEM 이미지를 기반으로 합니다. 그러나, 미리 입금된 Mo와 W 영화 너무 두꺼운 경우에, Mo와 W 산화물 분리 평면 MoS2 와 WS2 영화 성장 대신 지배적인 성장 메커니즘을 될 것입니다. 따라서, 스퍼터 링 타임 레이어 숫자의 비례 몇 레이어 TMDs에 국한 되었다. 현재 원고에 MoS2 의 성장 조건, 레이어 숫자 때 MoS2 영화 10 미만 계층은 스퍼터 링 시간에 비례 됩니다. 스퍼터 링 시간은 30 5 층 MoS2의 성장에 대 한 s. 이 그림에서 우 외. 수정 되었습니다. 17 <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56494/56494fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56494/56494fig2.jpg"> 그림 2: 전이 금속 sulfurization의 성장 모델. (한) 횡단면 HRTEM 이미지를 1.0 nm 모 영화 sulfurized 유황 결핍 상태 및 (b) 회로도 전이 금속 sulfurization15에 대 한 모델을 설명 하. 샘플으로 아무 유황 가루로 준비의 성장 조건 유황 결핍 상태 라고 합니다. 항상 잔류물 황 축적 하류 근처 성장 챔버의 성장 주기를 반복 후 때문에, 유황의 작은 금액 것입니다 여전히 샘플 표면에 확산 하 고 MoS2 성장 될 전망 이다. 그러나, 이러한 유황 결핍 조건 하에서 모든 사전 입금된 모는 MoS2로 변형 됩니다. 이 그림은 우 외15에서 수정 되었습니다. <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56494/56494fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56494/56494fig3.jpg"> 그림 3: MoS2/WS2 싱글-더블-hetero-구조. 라만 스펙트럼 및 WS2/MoS2 (a, b) 단일 및 (c, d) 이종 구조16,17의 횡단면 HRTEM 이미지. 라만 스펙트럼, 비행기에서와 같이 <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/56494/56494eq2.jpg"> 그리고 밖으로의 비행기 <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/56494/56494eq3.jpg"> phonon 진동 모드 MoS2 와 WS2 의 2D 크리스탈 hetero-구조에 대 한 관찰 된다. 패널 첸 외. 우 외 에서 수정 된 16 , 17 <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56494/56494fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56494/56494fig4.jpg"> 그림 4: 2 차원 결정의 선택적 성장. 그림 그리고 단일 사파이어 기판17에 반 덮 음 전이 금속 증언 준비 샘플의 4 개 지역의 라만 스펙트럼. 라만 스펙트럼은 (는) 빈 사파이어 기판에, (b) 독립 실행형 모스2, (c) 샘플의 WS2/MoS2 이종 구조, (d) 독립 실행형 WS2 지역 공개 특성 라만 봉우리. 이 그림에서 우 외. 수정 되었습니다. 17 <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56494/56494fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56494/56494fig5.jpg"> 그림 5: MoS2 및 WS2/MoS2 수직 이종 구조 트랜지스터의 소자 성능을. (한) MoS2 와 WS2/MoS2 수직 hetero-구조 채널 및 (b) 트랜지스터의 제작 절차 IDV VDS 에 2 개의 장치의GS 곡선 = 10 V 17. 1.0의 두께 Mo와 W 영화에 대 한 nm 크리스털 공 진 기의 수치에서 얻은 했다. 스퍼터 링 시간 했다 30 두 자료에 대 한 s. 이 그림에서 우 외. 수정 되었습니다. 17 <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56494/56494fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56494/56494fig6.jpg"> 그림 6: 사전 입금된 모 영화와 WS2/MoS2 수직 hetero-구조체의 해당 선택적 에칭의 산화. sulfurization 수술 전에 미리 입금된 모 영화와 샘플의 (a)는 XPS 곡선입니다. 영화는 MoO2 , sulfurization 절차 전에 무3 구성 됩니다. 이러한 결과 모 영화 뜨거운 용광로에 스퍼터 링 챔버에서 전송 절차 동안 산화는 것이 좋습니다. 에칭 및 취소 에칭 4 레이어 WS2/3-layer MoS2 수직 hetero-구조 (b)는 라만 스펙트럼. 원자 층 에칭의 4 배, 후만 모스2 봉우리 에칭된 지구;에 관찰 되었다 패널 B 첸 외 에서 수정 되었습니다. 20 <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56494/56494fig6large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>

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

미리 입금된 전이 금속 sulfurization를 통해 큰 지역 및 수직 2D 크리스탈 이종 구조 날조 될 수 있다. 영화 전송 및 장치 제조 절차는 또한이 보고서에 설명 했다.

큰 지역 수직 2D 크리스탈 Hetero-구조 장치 제조에 전이 금속 영화 Sulfurization의 준비

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

preparation-large-area-vertical-2d-crystal-hetero-structures-through

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

9.1K 조회수.  National Taiwan University. 미리 입금된 전이 금속 sulfurization를 통해 큰 지역 및 수직 2D 크리스탈 이종 구조 날조 될 수 있다. 영화 전송 및 장치 제조 절차는 또한이 보고서에 설명 했다.

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

Fabrication And Characterization Of Photonic Crystal Slow Light Waveguides And Cavities

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view and for its considerable potential for practical applications. Slow light photonic crystal waveguides, in particular, have played a major part and have been successfully employed for delaying optical signals1-4 and the enhancement of both linear5-7 and nonlinear devices.8-11
Photonic crystal cavities achieve similar effects to that of slow light waveguides, but over a reduced band-width. These cavities offer high Q-factor/volume ratio, for the realization of optically12 and electrically13 pumped ultra-low threshold lasers and the enhancement of nonlinear effects.14-16 Furthermore, passive filters17 and modulators18-19 have been demonstrated, exhibiting ultra-narrow line-width, high free-spectral range and record values of low energy consumption.
To attain these exciting results, a robust repeatable fabrication protocol must be developed. In this paper we take an in-depth look at our fabrication protocol which employs electron-beam lithography for the definition of photonic crystal patterns and uses wet and dry etching techniques. Our optimised fabrication recipe results in photonic crystals that do not suffer from vertical asymmetry and exhibit very good edge-wall roughness. We discuss the results of varying the etching parameters and the detrimental effects that they can have on a device, leading to a diagnostic route that can be taken to identify and eliminate similar issues.
The key to evaluating slow light waveguides is the passive characterization of transmission and group index spectra. Various methods have been reported, most notably resolving the Fabry-Perot fringes of the transmission spectrum20-21 and interferometric techniques.22-25 Here, we describe a direct, broadband measurement technique combining spectral interferometry with Fourier transform analysis.26 Our method stands out for its simplicity and power, as we can characterise a bare photonic crystal with access waveguides, without need for on-chip interference components, and the setup only consists of a Mach-Zehnder interferometer, with no need for moving parts and delay scans.
When characterising photonic crystal cavities, techniques involving internal sources21 or external waveguides directly coupled to the cavity27 impact on the performance of the cavity itself, thereby distorting the measurement. Here, we describe a novel and non-intrusive technique that makes use of a cross-polarised probe beam and is known as resonant scattering (RS), where the probe is coupled out-of plane into the cavity through an objective. The technique was first demonstrated by McCutcheon et al.28 and further developed by Galli et al.29

Use of photonic crystal slow light waveguides and cavities has been widely adopted by the photonics community in many differing applications. Therefore fabrication and characterization of these devices are of great interest. This paper outlines our fabrication technique and two optical characterization methods, namely: interferometric (waveguides) and resonant scattering (cavities).

광자 크리스탈 느린 경 Waveguides 그리고 안의 공간의 제조 및 특성

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view ...

연구

공학

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

A technique to investigate the properties and performance of new multi-electron metal/air battery systems is proposed and presented. A method for synthesizing nanoscopic VB2 is presented as well as step-by-step procedure for applying a zirconium oxide coating to the VB2 particles for stabilization upon discharge. The process for disassembling existing zinc/air cells is shown, in addition construction of the new working electrode to replace the conventional zinc/air cell anode with a the nanoscopic VB2 anode. Finally, discharge of the completed VB2/air battery is reported. We show that using the zinc/air cell as a test bed is useful to provide a consistent configuration to study the performance of the high-energy high capacity nanoscopic VB2 anode.

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

A protocol is presented to study multi-electron metal/air battery systems by using previous technology developed for the zinc/air cell. Electrochemical testing is then performed on fabricated batteries to evaluate performance.

VB의 제작<sub&gt; 2</sub전기 테스트를위한&gt; / 공기 전지

A technique to investigate the properties and performance of new multi-electron metal/air battery systems is proposed and presented. A method for ...

Fabrication of Low Temperature Carbon Nanotube Vertical Interconnects Compatible with Semiconductor Technology

We demonstrate a method for the low temperature growth (350 &#176;C) of vertically-aligned carbon nanotubes (CNT) bundles on electrically conductive thin-films. Due to the low growth temperature, the process allows integration with modern low-&#954; dielectrics and some flexible substrates. The process is compatible with standard semiconductor fabrication, and a method for the fabrication of electrical 4-point probe test structures for vertical interconnect test structures is presented. Using scanning electron microscopy the morphology of the CNT bundles is investigated, which demonstrates vertical alignment of the CNT and can be used to tune the CNT growth time. With Raman spectroscopy the crystallinity of the CNT is investigated. It was found that the CNT have many defects, due to the low growth temperature. The electrical current-voltage measurements of the test vertical interconnects displays a linear response, indicating good ohmic contact was achieved between the CNT bundle and the top and bottom metal electrodes. The obtained resistivities of the CNT bundle are among the average values in the literature, while a record-low CNT growth temperature was used.

A method for the growth of low temperature vertically-aligned carbon nanotubes, and the subsequent fabrication of vertical interconnect electrical test structures using semiconductor fabrication is presented.

반도체 기술과 호환 저온 탄소 나노 튜브 수직 상호 연결의 제작

We demonstrate a method for the low temperature growth (350 &#176;C) of vertically-aligned carbon nanotubes (CNT) bundles on electrically conductive ...

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.

액체 박리 전이 금속 Dichalcogenide 제어 된 크기와 나노 시트와 두께의 준비 : 예술 프로토콜의 주

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

Fabrication of 1-D Photonic Crystal Cavity on a Nanofiber Using Femtosecond Laser-induced Ablation

We present a protocol for fabricating 1-D Photonic Crystal (PhC) cavities on subwavelength-diameter tapered optical fibers, optical nanofibers, using femtosecond laser-induced ablation. We show that thousands of periodic nano-craters are fabricated on an optical nanofiber by irradiating with just a single femtosecond laser pulse. For a typical sample, periodic nano-craters with a period of 350 nm and with diameter gradually varying from 50 - 250 nm over a length of 1 mm are fabricated on a nanofiber with diameter around 450 - 550 nm. A key aspect of such a nanofabrication is that the nanofiber itself acts as a cylindrical lens and focuses the femtosecond laser beam on its shadow surface. Moreover, the single-shot fabrication makes it immune to mechanical instabilities and other fabrication imperfections. Such periodic nano-craters on nanofiber, act as a 1-D PhC and enable strong and broadband reflection while maintaining the high transmission out of the stopband. We also present a method to control the profile of the nano-crater array to fabricate apodized and defect-induced PhC cavities on the nanofiber. The strong confinement of the field, both transverse and longitudinal, in the nanofiber-based PhC cavities and the efficient integration to the fiber networks, may open new possibilities for nanophotonic applications and quantum information science.

We present a protocol for fabricating 1-D photonic crystal cavities on subwavelength diameter silica fibers (optical nanofibers) using femtosecond laser-induced ablation.

펨토초 레이저에 의한 절제를 사용하여 나노 섬유에 1-D 광자 크리스탈 캐비티의 제작

We present a protocol for fabricating 1-D Photonic Crystal (PhC) cavities on subwavelength-diameter tapered optical fibers, optical nanofibers, using ...

Orientational Transition in a Liquid Crystal Triggered by the Thermodynamic Growth of Interfacial Wetting Sheets

In liquid crystal (LC) physical chemistry, molecules near the surface play a great role in controlling bulk orientation. Thus far, mainly to achieve desired molecular orientation states in LC displays, the "static" surface property of LCs, so-called surface anchoring, has been intensively studied. As a rule of thumb, once the initial orientation of LCs is "locked" by specific surface treatments, such as rubbing or treatment with a specific alignment layer, it hardly changes with temperature. Here, we present a system exhibiting an orientational transition upon temperature variation, which conflicts with the consensus. Right on the transition, the bulk LC molecules experience the orientational rotation, with 90&#176; between the planar (P) orientation at high temperatures and the vertical (V) orientation at low temperatures in the first-order transitional manner. We have tracked thermodynamic surface anchoring behavior by means of polarizing optical microscopy (POM), dielectric spectroscopy (DS), high-resolution differential scanning calorimetry (HR-DSC), and grazing incidence X-ray diffraction (GI-XRD) and reached a plausible physical explanation: that the transition is triggered by a growth of surface wetting sheets, which impose the V orientation locally against the P orientation in the bulk. This landscape would provide a general link explaining how the equilibrium bulk orientation is affected by surface-localized orientation in many LC systems. In our characterization, POM and DS are advantageous by offering information on the spatial distribution of the orientation of LC molecules. HR-DSC gives information about the precise thermodynamic information on transitions, which cannot be addressed by conventional DSC instruments due to limited resolution. GI-XRD provides information on surface-specific molecular orientation and short-range orderings. The goal of this paper is to present a protocol for preparing a sample that exhibits the transition and to demonstrate how the thermodynamic structural variation, both in the bulk and on surfaces, can be analyzed through the abovementioned methods.

Here, we present a protocol to trigger an orientational transition of a liquid crystal in response to temperature. Methodologies are described for preparing a sample in order to observe the transition and the detailed transitional evolution.

계면 습윤지의 열역학적 성장에 의해 촉발 된 액정의 방향 전환

In liquid crystal (LC) physical chemistry, molecules near the surface play a great role in controlling bulk orientation. Thus far, mainly to achieve ...

Scalable Solution-processed Fabrication Strategy for High-performance, Flexible, Transparent Electrodes with Embedded Metal Mesh

Here, the authors report the embedded metal-mesh transparent electrode (EMTE), a new transparent electrode (TE) with a metal mesh completely embedded in a polymer film. This paper also presents a low-cost, vacuum-free fabrication method for this novel TE; the approach combines lithography, electroplating, and imprint transfer (LEIT) processing. The embedded nature of the EMTEs offers many advantages, such as high surface smoothness, which is essential for organic electronic device production; superior mechanical stability during bending; favorable resistance to chemicals and moisture; and strong adhesion with plastic film. LEIT fabrication features an electroplating process for vacuum-free metal deposition and is favorable for industrial mass production. Furthermore, LEIT allows for the fabrication of metal mesh with a high aspect ratio (i.e., thickness to linewidth), significantly enhancing its electrical conductance without adversely losing optical transmittance. We demonstrate several prototypes of flexible EMTEs, with sheet resistances lower than 1 &#937;/sq and transmittances greater than 90%, resulting in very high figures of merit (FoM) &#8211; up to 1.5 x 104 &#8211; which are amongst the best values in the published literature.

This protocol describes a solution-based fabrication strategy for high-performance, flexible, transparent electrodes with fully-embedded, thick metal mesh. Flexible transparent electrodes fabricated by this process demonstrate among the highest reported performances, including ultra-low sheet resistance, high optical transmittance, mechanical stability under bending, strong substrate adhesion, surface smoothness, and environmental stability.

Here, the authors report the embedded metal-mesh transparent electrode (EMTE), a new transparent electrode (TE) with a metal mesh completely embedded in a ...

Preparation of Liquid Crystal Networks for Macroscopic Oscillatory Motion Induced by Light

A strategy based on doped liquid crystalline networks is described to create mechanical self-sustained oscillations of plastic films under continuous light irradiation. The photo-excitation of dopants that can quickly dissipate light into heat, coupled with anisotropic thermal expansion and self-shadowing of the film, gives rise to the self-sustained deformation. The oscillations observed are influenced by the dimensions and the modulus of the film, and by the directionality and intensity of the light. The system developed offers applications in energy conversion and harvesting for soft-robotics and automated systems.
The general method described here consists of creating free-standing liquid crystalline films and characterizing the mechanical and thermal effects observed. The molecular alignment is achieved using alignment layers (rubbed polyimide), commonly used in the display manufacturing industry. To obtain actuators with large deformation, the mesogens are aligned and polymerized in a splay/bend configuration, i.e., with the director of the liquid crystals (LCs) going gradually from planar to homeotropic through the film thickness. Upon irradiation, the mechanical and thermal oscillations obtained are monitored with a high-speed camera. The results are further quantified by image analysis using an image processing program.

The goal of the protocol is to create liquid crystalline polymer films that can mechanically oscillate under continuous light irradiation. We describe in great detail the conception of free-standing films, from the liquid crystal alignment method to the photo-actuation. The experimental protocol applied to prepare this material is broadly applicable.

빛에 의해 유도 된 거시적인 진동 모션 액정 네트워크의 준비

A strategy based on doped liquid crystalline networks is described to create mechanical self-sustained oscillations of plastic films under continuous ...

Fabrication of Ultra-thin Color Films with Highly Absorbing Media Using Oblique Angle Deposition

Ultra-thin film structures have been studied extensively for use as optical coatings, but performance and fabrication challenges remain.&#160; We present an advanced method for fabricating ultra-thin color films with improved characteristics. The proposed process addresses several fabrication issues, including large area processing. Specifically, the protocol describes a process for fabricating ultra-thin color films using an electron beam evaporator for oblique angle deposition of germanium (Ge) and gold (Au) on silicon (Si) substrates.&#160; Film porosity produced by the oblique angle deposition induces color changes in the ultra-thin film. The degree of color change depends on factors such as deposition angle and film thickness. Fabricated samples of the ultra-thin color films showed improved color tunability and color purity. In addition, the measured reflectance of the fabricated samples was converted into chromatic values and analyzed in terms of color. Our ultra-thin film fabricating method is expected to be used for various ultra-thin film applications such as flexible color electrodes, thin film solar cells, and optical filters. Also, the process developed here for analyzing the color of the fabricated samples is broadly useful for studying various color structures.

We present a detailed method for fabricating ultra-thin color films with improved characteristics for optical coatings. The oblique angle deposition technique using an electron beam evaporator allows improved color tunability and purity. Fabricated films of Ge and Au on Si substrates were analyzed by reflectance measurements and color information conversion.

기울기 각도 증 착을 사용 하 여 미디어를 흡수 하는 높은 가진 매우 얇은 필름의 제조

Ultra-thin film structures have been studied extensively for use as optical coatings, but performance and fabrication challenges remain.&#160; We present ...

Atmospheric Pressure Fabrication of Large-Sized Single-Layer Rectangular SnSe Flakes

Tin selenide (SnSe) belongs to the family of layered metal chalcogenide materials with a buckled structure like phosphorene, and has shown potential for applications in two-dimensional nanoelectronics devices. Although many methods to synthesize SnSe nanocrystals have been developed, a simple way to fabricate large-sized single-layer SnSe flakes remains a great challenge. Herein, we show the experimental method to directly grow large-sized single-layer rectangular SnSe flakes on commonly used SiO2/Si insulating substrates using a straightforward two-step fabrication method in an atmospheric pressure quartz tube furnace system. The single-layer rectangular SnSe flakes with an average thickness of ~6.8 &#197; and lateral dimensions of about 30 &#181;m &#215; 50 &#181;m were fabricated by a combination of vapor transport deposition technique and nitrogen etching route. We characterized the morphology, microstructure, and electrical properties of the rectangular SnSe flakes and obtained excellent crystallinity and good electronic properties. This article about the two-step fabrication method can help researchers grow other similar two-dimensional, large-sized, single-layer materials using an atmospheric pressure system.

A protocol is presented demonstrating a two-step fabrication technique to grow large-sized single-layer rectangular shaped SnSe flakes on low-cost SiO2/Si dielectrics wafers in an atmospheric pressure quartz tube furnace system.

단일 레이어 사각형 SnSe 대형 조각의 대기압 제조

Tin selenide (SnSe) belongs to the family of layered metal chalcogenide materials with a buckled structure like phosphorene, and has shown potential for ...