Desenvolvimento de transistores de efeito de campo a partir de monocamada de WS2 sobre hBN em substrato de óxido de silício

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Assis, Arthur Francisco Carrapato
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/19465
Resumo: The discovery of graphene triggered a significant increase in research related to two-dimensional materials. Among them, transition metal dichalcogenides, 2D materials referring to groups 4-7 of the periodic table with layers made up of covalent bonds between the transition metal and the dichalcogen with hexagonal packing. Tungsten disulfide (WS2) has the characteristic, in the format of a single atomic layer, a direct gap between conduction and valence bands with values close to 2 eV. As it is a semiconductor material, WS2 can be used in some applications, such as electronic devices. One of them, essential for electronic equipment such as computer motherboards and chips, is the field effect transistor. Its mode of operation is to regulate the electrical current that passes between 2 terminals, called drain and source, using the controlling variable, the electrical voltage at one of its terminals called gate. The main objectives of this work were the manufacture of field effect transistors using WS2 on an insulating material with few atomic layers, hexagonal boron nitride (hBN), on a silicon substrate with deposited silicon oxide, using beam lithography. electrons, and their electrical characterization. Furthermore, it was also an objective to use non-destructive methods to characterize WS2, such as photoluminescence and Raman spectroscopy. At the end of the characterizations, they were compared with different bibliographies to attest to the viability of this methodology and the functioning of the manufactured transistors.
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Among them, transition metal dichalcogenides, 2D materials referring to groups 4-7 of the periodic table with layers made up of covalent bonds between the transition metal and the dichalcogen with hexagonal packing. Tungsten disulfide (WS2) has the characteristic, in the format of a single atomic layer, a direct gap between conduction and valence bands with values close to 2 eV. As it is a semiconductor material, WS2 can be used in some applications, such as electronic devices. One of them, essential for electronic equipment such as computer motherboards and chips, is the field effect transistor. Its mode of operation is to regulate the electrical current that passes between 2 terminals, called drain and source, using the controlling variable, the electrical voltage at one of its terminals called gate. The main objectives of this work were the manufacture of field effect transistors using WS2 on an insulating material with few atomic layers, hexagonal boron nitride (hBN), on a silicon substrate with deposited silicon oxide, using beam lithography. electrons, and their electrical characterization. Furthermore, it was also an objective to use non-destructive methods to characterize WS2, such as photoluminescence and Raman spectroscopy. At the end of the characterizations, they were compared with different bibliographies to attest to the viability of this methodology and the functioning of the manufactured transistors.A descoberta do grafeno desencadeou em um aumento significativo de pesquisas relacionadas a materiais bidimensionais. Entre eles, os dicalcogenetos de metais de transição, materiais 2D referentes aos grupos 4-7 da tabela periódica com camadas constituídas por ligações covalentes entre o metal de transição e o dicalcogênio com empacotamento hexagonal. O dissulfeto de tungstênio (WS2) possui como característica, em formato de uma única camada atômica, um gap direto entre bandas de condução e valência com valores próximos a 2 eV. Por ser um material semicondutor, o WS2 pode ser usado em algumas aplicações, como por exemplo, dispositivos eletrônicos. Um deles, imprescindíveis para equipamentos eletrônicos como placas-mãe de computadores e chips, é o transistor de efeito de campo. Seu modo de funcionamento é de regular a corrente elétrica que transita entre 2 terminais, chamados dreno e fonte, a partir da variável controladora, a tensão elétrica em um de seus terminais chamado gate. Os principais objetivos deste trabalho foram a fabricação de transistores de efeito de campo utilizando WS2 sobre um material isolante com poucas camadas atômicas, nitreto de boro hexagonal (hBN), em um substrato de silício com óxido de silício depositado, utilizando litografia por feixe de elétrons, e sua caracterização elétrica. Além disso, também foi um objetivo utilizar de métodos não destrutivos para caracterização do WS2, tais como espectroscopia de fotoluminescência e Raman. Ao final das caracterizações, foram comparadas com diferentes bibliografias para atestar a viabilidade desta metodologia e o funcionamento dos transistores fabricados.Não recebi financiamentoporUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosEngenharia Elétrica - EEUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessTwo-dimensional materialsTransition metal dichalcogenidesField effect transistorsWS2 monolayersMateriais bidimensionaisDicalcogenetos metais de transiçãoTransistores de efeito de campoMonocamadas de WS2CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA::PROP.OTICAS E ESPECTROSC.DA MAT.CONDENS;OUTRAS INTER.DA MAT.COM RAD.E PART.CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA::PROPRIEDADES DE TRANSPORTES DE MATERIA CONDENSADA (NAO ELETRONICAS)ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::MATERIAIS ELETRICOS::MATERIAIS E COMPONENTES SEMICONDUTORESDesenvolvimento de transistores de efeito de campo a partir de monocamada de WS2 sobre hBN em substrato de óxido de silícioDevelopment of field effect transistors from WS2 monolayer on hBN and silicon oxide substrateinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALMonografia_Arthur_VF - revisão Helder+Arthur.pdfMonografia_Arthur_VF - revisão Helder+Arthur.pdfArquivo TCC finalapplication/pdf2771064https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/19465/1/Monografia_Arthur_VF%20-%20revis%c3%a3o%20Helder%2bArthur.pdf98a56c39a3228810df4c0a93e5e26495MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8810https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/19465/2/license_rdff337d95da1fce0a22c77480e5e9a7aecMD52TEXTMonografia_Arthur_VF - revisão Helder+Arthur.pdf.txtMonografia_Arthur_VF - revisão Helder+Arthur.pdf.txtExtracted texttext/plain102391https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/19465/3/Monografia_Arthur_VF%20-%20revis%c3%a3o%20Helder%2bArthur.pdf.txtb983d3921db8eaf0ebfb20494aa6bfb1MD53ufscar/194652024-05-14 17:10:01.084oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/19465Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222024-05-14T17:10:01Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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