Aplicação e caracterização de poucas camadas de dissulfeto de molibidênio na produção de transistores de efeito de campo
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
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Primeiro orientador
Membros da banca
Leandro Malard Moreira
Ricardo Wagner Nunes
Ricardo Wagner Nunes
Resumo
Neste trabalho investigamos a fabricação de dispositivos eletrônicos baseados em poucas camadas de Dissulfeto de Molibidênio (MoS2). Para isso, iniciou-se um estudo que englobou desde a preparação e deposição do material sobre o substrato de silício, coberto com uma camada de óxido de silício, sua identificação e caracterização, até a fabricação de transistores por efeito de campo. A identificação do número de camadas de MoS2 foi realizada utilizando principalmente quatro técnicas distintas, sendo elas: Microscopia Óptica, Microscopia de Força Atômica (AFM), Espectroscopia Raman e Fotoluminescência. A partir da identificação do número de camadas e caracterização das amostras, foram fabricados transistores de efeito de campo utilizando o MoS2 como canal de condução. O processo de fabricação dos dispositivos foi realizado utilizando processos de litografia por feixe de elétrons e litografia óptica. Na busca por contatos ôhmicos, um estudo sistemático utilizando diferentes metais foi realizado (Cr/Au, Ti/Au e Au). Dentre estes, apenas o contato feito com ouro puro mostrou-se com característica ôhmica. A partir disto, dispositivos do tipo transistores foram fabricados onde foi verificado o efeito de campo, através da tensão de back gate, modulando a condução sobre o MoS2. Através das medidas de transcondutância, pudemos determinar propriedades importantes do MoS2 como sua dopagem tipo-n, mobilidade e densidade de portadores.
Abstract
In this work we investigate the fabrication of electronic devices based on a few layers of Molybdenum Disulfide (MoS2). To achieve this goal we have performed a study that involved the preparation and deposition of the crystal on the silicon substrate (covered with a layer of silicon oxide), its identification and characterization, and the final production of field effect transistors. The identification of the number of layers of MoS2 was performed mainly using four different techniques, namely: optical microscopy, atomic force microscopy (AFM), Raman and photoluminescence spectroscopy. After the identification of the number of layers and the characterization of the samples, field effect transistors were built using few-layers of MoS2 as the active channel. The device fabrication was performed using processes of electron beam lithography and optical lithography. In the search for ohmic contacts, a systematic study was carried out using different metals (Cr / Au, Ti / Au and Au). Among these, only the contact made with pure gold was shown to display ohmic characteristics. Thus, the latter was chosen for the fabrication of transistors devices where the field effect (through the application of the back gate voltage) modulates the conduction of the MoS2 channel. By performing the transconductance measurements, we were able to determine important properties of MoS2 such as its n-type doping, mobility and carrier density.
Assunto
Litografia por feixe de elétrons, Transistores, Litografia ótica, Física, Microscopia de força atômica
Palavras-chave
Física