La fabbricazione di dispositivi elettronici da materiali 2-D esfoliati può essere complicata. Il gruppo di Daniel Granados a IMDEA Nanociencia ha progettato una soluzione che consiste nella sartoria post-fabbricazione di MoS ₂ -Transistori FET che utilizzano un attacco indotto da fasci di elettroni focalizzati a impulsi.

I dicalcogenuri dei metalli di transizione sono 2-D, strati atomicamente sottili legati insieme dalle forze di Van der Waals. Questi materiali mostrano variazioni dipendenti dallo spessore nelle loro proprietà fisiche che possono essere sfruttate in distinte applicazioni optoelettroniche. Per esempio, la struttura a bande del bisolfuro di molibdeno (MoS ₂ ) ha un bandgap diretto di 1,8 eV in un singolo strato che si restringe con uno spessore di 1,2 eV bandgap indiretto alla rinfusa.

Gli strati atomicamente sottili di MoS ₂ possono essere separati mediante esfoliazione micromeccanica, tuttavia la fabbricazione di dispositivi optoelettronici da MoS . esfoliato meccanicamente ₂ è un processo intricato. La geometria del dispositivo è limitata in tutti i casi dalla forma del fiocco esfoliato, anche quando viene impiegato un metodo di stampa deterministico. Anche quando si utilizzano tecniche CVD (chemical vapour deposition) la fabbricazione del dispositivo è ostacolata dal materiale che cresce in isole con dimensioni ridotte e proprietà fisiche diverse.

Così, lo sviluppo di tecniche per adattare la geometria del dispositivo dopo che le fasi di fabbricazione sono state completate è di grande interesse. Il gruppo del Prof. Daniel Granados presso IMDEA Nanociencia è giunto a una soluzione intelligente modificando la geometria di diversi transistor ad effetto di campo (FET) fabbricati con MoS esfoliato ₂ . Il metodo proposto utilizza una variazione di attacco indotto da fascio di elettroni focalizzato (FEBIE) con un raggio di elettroni pulsato. Il raggio scansiona la superficie in una geometria progettata utilizzando un generatore di pattern, modificando il canale di conduzione tra source e drain del transistor e consentendo una performance del dispositivo su misura.

Al prof. Granados piace usare l'analogia idrodinamica:"È come un flusso turbolento, dopo aver superato determinate aperture diventa laminare; i nostri canali di conduzione su misura consentono agli elettroni di passare attraverso aree del MoS ₂ fiocchi con proprietà identiche."

L'effetto di questo metodo è stato ulteriormente studiato per verificare le prestazioni dei dispositivi modificati. Il gruppo di Granados ha scoperto che il 90 percento dei dispositivi funziona dopo il nanopatterning. Ulteriore, hanno studiato il passaggio che viene prodotto da un drogaggio chiaro e pesantemente di tipo N verso intrinseco o leggermente di tipo P, e ha attribuito questo cambiamento ai posti vacanti di zolfo creati durante l'incisione. Lo spostamento del doping è stato confermato da studi di fotoluminescenza e spettroscopia Raman.

Questo metodo presenta diversi vantaggi rispetto a quelli che utilizzano diverse fasi di fabbricazione. Primo, combina modellazione e incisione in un unico passaggio invece di avere un processo di nanofabbricazione in due fasi. Secondo, permette la caratterizzazione elettronica e ottica prima e dopo la fase di sartoria in un semplice schema. Scorso, il FEBIE pulsato è un metodo chimico con un'energia del fascio di elettroni inferiore rispetto ad altri studi (2,5 kV), che riduce il danno del campione e previene la distorsione del MoS ₂ reticolo. A causa di questi vantaggi, le nanoforbici proposte da Granados et al. sono una notevole alternativa alle costose e lunghe tecniche di nanofabbricazione, e hanno un grande potenziale per la personalizzazione dopo la fabbricazione delle proprietà elettriche e geometriche dei dispositivi elettronici e optoelettronici.