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Archivio digitale delle tesi discusse presso l'Università di Pisa

Tesi etd-03232022-141302


Tipo di tesi
Tesi di laurea magistrale
Autore
CHIESA, RICCARDO
URN
etd-03232022-141302
Titolo
Fabrication and characterization of MoS₂ transistors on flexible and disposable substrates
Dipartimento
INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE
Corso di studi
INGEGNERIA ELETTRONICA
Relatori
relatore Prof. Fiori, Gianluca
relatore Prof. Pieri, Francesco
relatore Prof. Kis, Andras
Parole chiave
  • paper
  • transistor
  • flexible
  • mos2
Data inizio appello
29/04/2022
Consultabilità
Non consultabile
Data di rilascio
29/04/2025
Riassunto
La tesi ha esplorato la possibilità di utilizzare Molybdenum Disulfide (MoS2), un semiconduttore Bidimensionale appartenente alla categoria dei Transistion Metal Dichalcogenides (TMDCs), per la realizzazione di transistori utilizzando carta e poliimmide (PI) come substrati flessibili.
Il progetto ha previsto un approccio completo alla fabbricazione di questi dispositivi, a partire dalla crescita epitassiale del citato materiale, ottenuta tramite Deposizione da fase vapore metallo-organica (MOCVD), diverse tecniche di trasferimento del materiale bidimensionale cosi cresciuto sul substrato di destinazione e fabbricazione dei suddetti dispositivi.
Il substrato scelto su cui effettuare la crescita è lo zaffiro, frequentemente utilizzato per la crescita di questo materiale, poiché grazie a una corrispondenza fra i reticoli cristallini del substrato e del materiale cresciuto, è possibile ottenere MoS2 di migliore qualità.
Per quanto riguarda la crescita epitassiale, sono state esplorate tecniche sia per la crescita di domini cristallini, tipicamente triangolari, caratteristici di MoS2, sia di crescita su larga scala, che hanno permesso di ottenere un film uniforme costituito da un singolo strato monoatomico di MoS2, utilizzando un wafer di zaffiro di due pollici di diametro.
Il materiale così cresciuto è stato analizzato tramite spettroscopia Raman, che ha confermato la elevata qualità del materiale cresciuto.
Come accennato, diverse tecniche di trasferimento tipiche dei materiali bidimensionali sono state esplorate, spaziando da un trasferimento wet di aree di monolayer MoS2 dell'ordine di 1cm2, ad altre tecniche dry, che consentono di trasferire l'intera area di materiale cresciuto su un substrato arbitrario.
Dopo aver assodato le tecniche citate, è stato necessario costituire un flusso di progetto funzionante su substrato flessibile. Diverse tecniche di fabbricazione sono state adoperate per raggiungere questo scopo: fotolitografia, shadow mask evaporation, ALD ed altre. Molte di queste tecniche si sono rivelate non ottimali per la fabbricazione su substrato cartaceo, su cui è stato realizzato, come proof of concept, un transistore ottenuto contattando direttamente il materiale bidimensionale trasferito su un substrato, in cui un back gate era stato preventivamente evaporato.
La poliimmide si è invece rivelato un substrato più adatto a questo tipo di fabbricazione, su questo substrati sono stati fabbricati transistori con un processo wafer scale, che sono successivamente stati misurati e caratterizzati.
I transistori così misurati presentano una elevata isteresi, a causa dell'esposizione del materiale bidimensionale all'aria, infine è stata quindi esplorata la possibilità di utilizzare una passivazione che isolasse i dispositivi dall'atmosfera, migliorando così l'effetto citato.

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