用剥落二维材料制造电子设备是很棘手的，IMDEA Nanociencia的丹尼尔·格拉纳多斯(Daniel Granados)团队设计了一种解决方案，包括利用脉冲聚焦电子束诱导蚀刻技术对MoS2-FET晶体管进行后处理剪裁。过渡金属双卤代烷是二维原子薄层，在范德华力的作用下结合在一起。这些材料在物理性质上表现出与厚度有关的变化，可以在不同的光电应用中加以利用。例如，二硫化钼(MoS2)的能带结构在单层中直接带隙为1.8 eV，而在体积上随着间接带隙厚度的增大而减小，原子薄层的二硫化钼可以通过微机械剥离分离。
但从机械剥离二硫化钼制备光电器件是一个复杂的过程。在所有情况下，该装置几何形状都受到剥落薄片形状的限制，即使采用确定的冲压方法也是如此。即使使用CVD(化学气相沉积)技术，该设备制造也会受到生长在尺寸较小和物理性质不同岛屿上的材料阻碍。因此，在制造步骤完成后，开发适合设备几何形状的技术很有意义。IMDEA Nanociencia的丹尼尔·格拉纳多斯教授团队，通过修改由脱落的二硫化钼制成几个场效应晶体管(FET)的几何形状，得出了一个聪明的解决方案。该方法利用脉冲电子束对聚焦电子束诱导蚀刻(FEBIE)的影响。
光束扫描表面到一个设计的几何图形使用模式发生器，修改之间的传导通道源和晶体管的漏，并允许一个定制的设备性能。格拉纳多斯教授喜欢用流体力学类比：它就像湍流，经过一定的孔径后就变成了层流，科学家定制的传导通道能使电子通过，具有相同特性的二硫化钼薄片区域。为了验证改进后器件的性能，进一步研究了该方法的效果。格拉纳多斯的团队发现，90%的设备在纳米化后仍能工作。此外，科学家们还研究了从明显的重n型掺杂向固有型或轻p型掺杂的转变。并将这种转变归因于蚀刻时产生的硫空位，光致发光和拉曼光谱研究证实了掺杂位移。
与使用几个制造步骤的方法相比，这种方法有几个优点。首先，它将图案和蚀刻结合成一个单一的步骤，而不是有两个步骤的纳米制造过程。其次能使电子和光学表征之前和之后的裁剪步骤在一个简单方案。最后，脉冲febie是一种电子束能量低于其他研究(2.5 kV)的化学方法，可以减少样品损伤，防止二硫化钼晶格的畸变。由于这些优点，纳米微管是昂贵和费时的纳米制造技术的一个显著替代，在电子和光电器件的电气和几何特性后处理裁剪方面具有很大潜力。
博科园｜研究/来自：IMDEA Nanociencia
参考期刊《Nanoscale》
DOI: 10.1039/C9NR02464F
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