La fabrication d'appareils électroniques à partir de matériaux 2-D exfoliés peut être délicate. Le groupe de Daniel Granados d'IMDEA Nanociencia a conçu une solution qui consiste en la personnalisation après fabrication de MoS 2 -Transistors FET utilisant une gravure induite par faisceau d'électrons focalisés pulsés.

Les dichalcogénures de métaux de transition sont 2-D, couches atomiquement minces liées entre elles par les forces de Van der Waals. Ces matériaux présentent des variations dépendantes de l'épaisseur de leurs propriétés physiques qui peuvent être exploitées dans des applications optoélectroniques distinctes. Par exemple, la structure de bande du bisulfure de molybdène (MoS 2 ) a une bande interdite directe de 1,8 eV dans une seule couche qui se rétrécit avec une épaisseur de bande interdite indirecte de 1,2 eV en vrac.

Les couches atomiquement minces de MoS 2 peut être séparé par exfoliation micromécanique, néanmoins la fabrication de dispositifs optoélectroniques à partir de MoS exfolié mécaniquement 2 est un processus complexe. La géométrie du dispositif est limitée dans tous les cas par la forme du flocon exfolié, même lorsqu'une méthode d'emboutissage déterministe est employée. Même lors de l'utilisation de techniques CVD (dépôt chimique en phase vapeur), la fabrication du dispositif est entravée par la croissance du matériau dans des îlots de tailles réduites et de propriétés physiques différentes.

Ainsi, développer des techniques pour adapter la géométrie du dispositif une fois les étapes de fabrication terminées est d'un grand intérêt. Le groupe du professeur Daniel Granados de l'IMDEA Nanociencia a trouvé une solution intelligente en modifiant la géométrie de plusieurs transistors à effet de champ (FET) fabriqués à partir de MoS exfolié 2 . La méthode proposée utilise une variante de gravure induite par faisceau d'électrons focalisés (FEBIE) avec un faisceau d'électrons pulsé. Le faisceau balaie la surface dans une géométrie conçue en utilisant un générateur de motif, modification du canal de conduction entre la source et le drain du transistor et permettant une performance du dispositif sur mesure.

Le professeur Granados aime utiliser l'analogie hydrodynamique :« C'est comme un écoulement turbulent, après avoir franchi certaines ouvertures, il devient laminaire; nos canaux de conduction sur mesure permettent aux électrons de passer par les zones du MoS 2 flocons aux propriétés identiques."

L'effet de cette méthode a été étudié plus avant pour vérifier les performances des dispositifs modifiés. Le groupe de Granados a découvert que 90 pour cent des appareils fonctionnent après le nanopatterning. Plus loin, ils ont étudié le décalage qui se produit d'un dopage clair fortement de type N vers intrinsèque ou légèrement de type P, et attribué ce changement aux lacunes de soufre créées lors de la gravure. Le changement de dopage a été confirmé par des études de photoluminescence et de spectroscopie Raman.

Cette méthode présente plusieurs avantages par rapport à celles qui utilisent plusieurs étapes de fabrication. D'abord, il combine la structuration et la gravure en une seule étape au lieu d'avoir un processus de nanofabrication en deux étapes. Seconde, il permet une caractérisation électronique et optique avant et après l'étape de personnalisation dans un schéma simple. Durer, le pulsé-FEBIE est une méthode chimique avec une énergie de faisceau d'électrons inférieure aux autres études (2,5 kV), ce qui réduit les dommages de l'échantillon et empêche la distorsion du MoS 2 treillis. En raison de ces avantages, les nanociseaux proposés par Granados et al. sont une alternative remarquable aux techniques de nanofabrication coûteuses et chronophages, et ont un grand potentiel pour l'adaptation après fabrication des propriétés électriques et géométriques des dispositifs électroniques et optoélectroniques.