DE112010002623B4

DE112010002623B4 - Verfahren zum Bereitstellen eines elektrischen Anschlusses an Graphen

Info

Publication number: DE112010002623B4
Application number: DE112010002623.8T
Authority: DE
Inventors: Reijo Lehtiniemi; Asta Kärkkäinen; Lorenz Lechner; Pertti Hakonen; Samiul Md Haque
Original assignee: Nokia Technologies Oy
Current assignee: Provenance Asset Group LLC
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2010-03-22
Publication date: 2017-11-16
Anticipated expiration: 2030-03-23
Also published as: US20100272917A1; US8865268B2; DE112010002623T5; CN102396084A; WO2010125231A1

Abstract

Verfahren, umfassend: Ausbilden einer Aussparung in einer Graphenschicht unter Verwendung eines fokussierten Ionenstrahls, wobei die Aussparung eine Bereichsgrenze zwischen einem ersten Teilbereich der Graphenschicht und einem zweiten Teilbereich der Graphenschicht erzeugt; Aufbringen eines elektrisch isolierenden Materials in der Aussparung; und Aufbringen eines elektrisch leitfähigen Materials über dem isolierenden Material.

Description

ERFINDUNGSGEBIET
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen ein Verfahren. Insbesondere betreffen sie ein Verfahren zum Bereitstellen eines elektrischen Anschlusses an einen Teilbereich einer Graphenschicht.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Graphen ist eine dünne ebene Lage von Kohlenstoffatomen, die in einem Wabenstrukturgitter dicht gepackt sind. 1 stellt schematisch die Anordnung der Kohlenstoffatome in einer Graphenschicht 1 dar.
Die in 1 dargestellte Graphenschicht 1 weist nur eine einzige Lage von Kohlenstoffatomen auf. Andere Graphenschichten können mehrere übereinander liegende Lagen von Kohlenstoffatomen aufweisen. Die physikalischen Eigenschaften einer Graphenschicht können von der Anzahl der übereinander liegenden Lagen von Kohlenstoffatomen abhängen. Die physikalischen Eigenschaften des Graphens können weniger ausgeprägt werden, wenn die Anzahl der Atomlagen vergrößert wird. Die physikalischen Eigenschaften können am stärksten ausgeprägt für Graphen sein, das bis zu fünf Atomlagen aufweist. Weist das Material mehr als etwa zwanzig Atomlagen auf, dann kann das Material nicht länger als Graphen angesehen werden, sondern als Grafit.
Es ist gezeigt worden, dass Graphen solche physikalischen Eigenschaften wie eine hohe Ladungsträgerbeweglichkeit mit ballistischem Transport, eine hohe Stromdichte und eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweist. Diese Eigenschaften können eine Verwendung des Graphen in mikroelektronischen oder nanoelektronischen Geräten ermöglichen.
Um die Verwendung des Graphen in mikroelektronischen oder nanoelektronischen Geräten zu ermöglichen, ist es notwendig, einen geeigneten Teilbereich des Graphen zu präparieren und zu ermöglichen, dass ein zuverlässiger elektrischer Anschluss an den Graphenteilbereich hergestellt wird.
Die japanische Patentanmeldung JP 2007-335 532 A beschreibt eine graphenhaltige integrierte Schaltung mit nichtlinearen Elementen, die Graphen enthalten, das auf einer Siliziumoberfläche eines Siliciumcarbidsubstrats gebildet ist. Sein Herstellungsverfahren umfasst einen Schritt des Herstellens des Siliciumcarbidsubstrats, wobei die Siliziumoberfläche mit einem Isolationsfilm bedeckt ist; einen Schritt des Entfernens des Isolierfilms auf einer Vielzahl von gewünschten Abschnitten, um die Siliziumoberfläche freizulegen; einen Schritt des Erhitzens des Substrats, um Graphen auf den freiliegenden Abschnitten zu bilden; einen Schritt des Bildens von ohmschen Elektroden auf dem Graphen oder einen Schritt des Erhitzens des Substrats mit der Siliziumoberfläche, um Graphen auf der Siliziumoberfläche zu bilden; einen Schritt der Isolierung des Graphen; einen Schritt des Bildens eines Isolationsfilms auf den Gräben, die durch die Isolierung gebildet werden; und einen Schritt der Bildung von ohmschen Elektroden auf dem Graphen.
KURZDARSTELLUNG VERSCHIEDENER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Entsprechend den verschiedenen, aber nicht notwendigerweise allen Ausführungsformen der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, das umfasst: Ausbilden einer Aussparung in einer Graphenschicht unter Verwendung eines fokussierten Ionenstrahls, wobei die Aussparung eine Bereichsgrenze zwischen einem ersten Teilbereich der Graphenschicht und einem zweiten Teilbereich der Graphenschicht erzeugt; Aufbringen eines elektrisch isolierenden Materials in der Aussparung; und Aufbringen eines elektrisch leitfähigen Materials über dem isolierenden Material.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Verfahren umfassen, dass es ermöglicht wird, einen elektrischen Anschluss zum ersten Teilbereich der Graphenschicht herzustellen.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Aussparung den ersten Teilbereich der Graphenschicht vom zweiten Teilbereich der Graphenschicht abtrennen.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Verfahren auch ein Abscheiden des elektrisch isolierenden Materials in der Aussparung unter Verwendung eines fokussierten Ionenstrahls umfassen. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Verfahren auch ein Aufbringen des elektrisch leitfähigen Materials unter Verwendung eines fokussierten Ionenstrahls umfassen.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Aussparung den ersten Teilbereich der Graphenschicht umgeben.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das isolierende Material ein Oxid enthalten. Das isolierende Material kann Siliziumdioxid enthalten. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann das isolierende Material ein dielektrisches Material mit einer hohen Dielektrizitätskonstante enthalten.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das elektrisch leitfähige Material eine Chromlegierung enthalten. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann das elektrisch leitfähige Material ein Metall, wie z. B. Platin, Gold, Wolfram oder Palladium, enthalten.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Verfahren ferner das Aufbringen eines Kontaktteilbereichs umfassen, wobei der Kontaktteilbereich eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Teilbereich der Graphenschicht und dem elektrisch leitfähigen Material bereitstellen kann. Der Kontaktteilbereich kann ein Material enthalten, das sich von dem elektrisch leitfähigen Material unterscheidet. Der Kontaktteilbereich kann Palladium enthalten. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Kontaktteilbereich Platin, Gold, Wolfram oder ein beliebiges Metall enthalten, das zur Verwendung in einem mikroelektronischen oder nanoelektronischen Gerät geeignet ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Für ein besseres Verständnis der verschiedenen Beispiele von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird nun auf die beigefügten, nur als Beispiele dienenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen:
1 eine schematische Darstellung einer Graphenschicht ist;
2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;
3 ein schematisches Diagramm eines ersten Teilbereichs einer Graphenschicht gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
4 eine Rasterelektronenmikroskop(REM)-Mikroaufnahme eines ersten Teilbereichs einer Graphenschicht gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
5 ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung hergestellt gemäß eines Verfahrens einer Ausführungsform der Erfindung; und
6 eine REM-Mikroaufnahme einer Vorrichtung hergestellt gemäß eines Verfahrens einer Ausführungsform der Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VERSCHIEDENER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Die Figuren stellen ein Verfahren dar, das umfasst: Ausbilden 13 einer Aussparung 23 in einer Graphenschicht 1, wobei die Aussparung 23 eine Bereichsgrenze zwischen einem ersten Teilbereich 25 der Graphenschicht 1 und einem zweiten Teilbereich 27 der Graphenschicht 1 erzeugt; Aufbringen 17 eines elektrisch isolierenden Materials 29 in der Aussparung 23; und Aufbringen 19 eines elektrisch leitfähigen Materials 31 über dem isolierenden Material 29.
Wie oben erwähnt wurde, stellt die 1 eine Graphenschicht 1 dar. Die Graphenschicht 1 kann ausgebildet werden durch ein beliebiges geeignetes Verfahren, wie z. B. die mechanische Abblätterung von einer Grafitschicht oder das Aufwachsen epitaxialer Schichten von einer Kristallunterlage aus.
Die Kohlenstoffatome der Graphenschicht 1 bilden ein reguläres Wabenstrukturkristallgitter aus. Das reguläre Kristallgitter liefert eine Bandstruktur und ermöglicht es, dass die Graphenschicht 1 Halbleitereigenschaften aufweist. Der Rand der Graphenschicht 1 ist eine Unstetigkeit, die das reguläre Kristallgitter unterbricht. Das wirkt sich auf die Bandstruktur und folglich auf die Halbleitereigenschaften der Graphenschicht 1 aus.
2 stellt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines elektrischen Anschlusses an einen Teilbereich einer Graphenschicht 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar.
Am Block 11 wird eine Graphenschicht 1 ausgebildet. Wie oben erwähnt wurde, kann die Graphenschicht 1 durch mechanische Abblätterung von einer Grafitschicht oder durch Aufwachsen epitaxialer Schichten von einer Kristallunterlage aus gebildet werden. In anderen Ausführungsformen der Erfindung können andere Verfahren zum Ausbilden der Graphenschicht 1 verwendet werden.
Die Dicke der Graphenschicht 1 kann von den Verfahren, die zum Präparieren der Schicht 1 verwendet wurden, und auch von der vorgesehenen Verwendung der Schicht 1 abhängen. Die Graphenschicht 1 kann zwischen einer und zwanzig übereinander liegenden Lagen von Kohlenstoffatomen enthalten. In den meisten Ausführungsformen der Erfindung kann die Graphenschicht 1 zwischen einer und fünf übereinander liegenden Lagen von Kohlenstoffatomen enthalten.
Am Block 13 wird eine Aussparung 23 in der Grafitschicht 1 ausgebildet. Die Aussparung 23 ist ein Einschnitt in der Fläche der Graphenschicht 1, der durch Wegätzen von einigen der Kohlenstoffatome der Graphenschicht 1 ausgebildet wird. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Aussparung 23 durch einen Teil der Dicke der Graphenschicht 1 durchgeätzt werden. Weist die Graphenschicht 1 zum Beispiel mehrere Atomlagen auf, dann kann die Aussparung 23 lediglich durch die oberen Atomlagen durchgeätzt werden. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Aussparung 23 durch die gesamte Dicke der Graphenschicht 1 durchgeätzt werden.
Die Aussparung 23 wird unter Verwendung eines fokussierten Ionenstrahlmikroskops ausgebildet 13. Die Tiefe und die Breite der Aussparung 23 können vom Auflösungsvermögen des Mikroskops oder der fokussierten Ionenstrahlanlage abhängen.
Die Aussparung 23 erzeugt eine Bereichsgrenze zwischen dem ersten Teilbereich 25 der Graphenschicht 1 und dem zweiten Teilbereich 27 der Graphenschicht 1. Die Bereichsgrenze kann eine Trennlinie zwischen den zwei Teilbereichen sein.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Bereichsgrenze 23 den ersten Teilbereich 25 der Graphenschicht 1 vom zweiten Teilbereich 27 der Graphenschicht 1 abtrennen. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann sich die Aussparung 23 um den gesamten ersten Teilbereich 25 der Graphenschicht 1 herum erstrecken und den Umfang des ersten Teilbereichs 25 festlegen. Die Form und die Größe des ersten Teilbereichs 25 der Graphenschicht 1 kann vom Auflösungsvermögen der Vorrichtung, die zum Erzeugen der Aussparung 23 verwendet wurde, oder der vorgesehenen Verwendung der jeweiligen Teilbereiche der Graphenschicht 1 abhängen.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann sich die Aussparung 23 nur um einen Abschnitt des ersten Teilbereichs 25 der Graphenschicht 1 herum erstrecken. In diesen Ausführungsformen kann der erste Teilbereich 25 mit dem zweiten Teilbereich 27 verbunden sein.
Am Block 15 werden Kontaktteilbereiche 21 auf dem ersten Teilbereich 25 der Graphenschicht 1 abgeschieden. Die Kontaktteilbereiche 21 sind so eingerichtet, dass sie das Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Teilbereich 25 der Graphenschicht 1 und anderen elektrischen Komponenten ermöglichen, sodass der erste Teilbereich 25 der Graphenschicht 1 einen Teil eines elektrischen Schaltkreises bilden kann.
Die Kontaktteilbereiche 21 enthalten ein elektrisch leitfähiges Material, zum Beispiel ein Metall, wie z. B. Palladium, Platin, Gold, Wolfram oder ein beliebiges anderes Material, das zur Verwendung in einem mikroelektronischen oder nanoelektronischen Gerät geeignet ist.
Die Kontaktteilbereiche 21 können unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Verfahrens, wie z. B. der fokussierten Ionenstrahlabscheidung, abgeschieden werden. In derartigen Ausführungsformen kann die Größe der Kontaktteilbereiche 21 durch das Auflösungsvermögen des fokussierten Ionenstrahls bestimmt werden.
Die Kontaktteilbereiche 21 können an einer beliebigen geeigneten Stelle des ersten Teilbereichs 25 der Graphenschicht 1 aufgebracht werden. In einigen Ausführungsformen der Erfindung können die Kontaktteilbereiche am Rand des ersten Teilbereichs 25 der Graphenschicht 1 angeordnet werden.
Am Block 17 wird elektrisch isolierendes Material 29 in der Aussparung 23 aufgebracht. Das elektrisch isolierende Material 29 erzeugt eine Isolationsbarriere zwischen dem ersten Teilbereich 25 und dem zweiten Teilbereich 27 der Graphenschicht 1.
Das elektrisch isolierende Material 29 kann ein beliebiges geeignetes Material, zum Beispiel ein Oxid, wie z. B. Siliziumdioxid, oder ein dielektrisches Material mit einer hohen Dielektrizitätskonstante, enthalten.
Das elektrisch isolierende Material 29 kann unter Verwendung eines fokussierten Ionenstrahlmikroskops aufgebracht werden. Die Lage und die Dicke der Schicht des isolierenden Materials 29 kann von dem Verfahren, das zum Abscheiden des elektrisch isolierenden Materials 29 verwendet wurde, und der vorgesehenen Verwendung der Graphenschicht 1 abhängen. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das elektrisch isolierende Material 29 in der Aussparung 23 so aufgebracht werden, dass die Oberseite des isolierenden Materials 29 ungefähr mit der Oberfläche der Graphenschicht 1 ausgeglichen ist. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann das elektrisch isolierende Material 29 so aufgebracht werden, dass sich ein Teil des isolierenden Materials 29 in der Aussparung 23 befindet und ein Teil des isolierenden Materials 29 Flächenabschnitte der Graphenschicht 1 überdeckt.
Am Block 19 wird ein elektrisch leitfähiges Material 31 über dem elektrisch isolierenden Material 29 aufgebracht, um die Herstellung eines elektrischen Anschlusses an den ersten Teilbereich 25 der Graphenschicht 1 zu ermöglichen.
Das elektrisch leitfähige Material 31 kann so aufgebracht werden, dass es an die Kontaktteilbereiche 21 angrenzt und so elektrisch mit den Kontaktteilbereichen 21 verbunden ist. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das elektrisch leitfähige Material 31 aus dem gleichen Material wie die Kontaktteilbereiche 21 ausgebildet werden. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann das elektrisch leitfähige Material 31 aus einem anderen Material als die Kontaktteilbereiche 21. ausgebildet werden. Zum Beispiel kann gefordert werden, dass das elektrisch leitfähige Material 31 spezielle Eigenschaften aufweist, wie z. B. die Supraleitfähigkeit, oder mechanische Eigenschaften aufweist, die eine Verwendung zum Ausbilden eines Anschlussdrahtes ermöglichen. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das elektrisch leitfähige Material 31 eine Chromlegierung enthalten.
Das elektrisch leitfähige Material 31 ermöglicht es, den ersten Teilbereich 25 der Graphenschicht 1 an die anderen elektronischen Komponenten anzuschließen, um einen Teil eines elektronischen Schaltkreises auszubilden. In einigen Ausführungsformen der Erfindung können die anderen elektronischen Komponenten andere Teilbereiche der Graphenschicht 1 umfassen. 3 ist ein schematisches Diagramm einer Graphenschicht 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, in der ein Teil des oben beschriebenen Verfahrens ausgeführt wurde. Es wurde eine Aussparung 23 ausgebildet 13, um einen ersten Teilbereich 25 der Graphenschicht 1 von einem zweiten Teilbereich 27 der Graphenschicht 1 abzutrennen, und es wurden Kontaktteilbereiche 21 auf dem ersten Teilbereich der Graphenschicht 1 aufgebracht 15. 4 ist eine REM-Mikroaufnahme einer Graphenschicht 1, die der schematischen Darstellung von 3 entspricht. Für übereinstimmende Merkmale werden dieselben Bezugszahlen verwendet. Die Abmessungen der Merkmale der Graphenschicht 1 können aus dem Maßstab ermittelt werden, der in der Mikroaufnahme angegeben ist.
In den 3 und 4 ist der erste Teilbereich 25 von dem zweiten Teilbereich 27 der Graphenschicht 1 umschlossen. Die Aussparung 23 umgibt den ersten Teilbereich 25 und trennt den ersten Teilbereich 25 vom zweiten Teilbereich 27 ab. Die Aussparung 23 bildet in der Fläche der Graphenschicht 1 ein Rechteck aus. Da die Aussparung 23 den Umfang des ersten Teilbereichs 25 festlegt, ist der erste Teilbereich 25 auch rechteckig.
In der dargestellten Ausführungsform ist die Länge des ersten Teilbereichs 25 viel größer als die Breite des ersten Teilbereichs 25, sodass das Rechteck länglich ist. In 4 weist der erste Teilbereich 25 der Graphenschicht 1 eine Länge von ungefähr 800 nm und eine Breite von ungefähr 150 nm auf. Graphenbereiche, die ähnliche längliche Formen aufweisen, sind als Graphen-Nanostreifen bekannt.
Es ist einzusehen, dass der erste Teilbereich 25 der Graphenschicht in anderen Ausführungsformen der Erfindung eine andere Größe und/oder Form aufweisen kann. Zum Beispiel kann ein Graphen-Nanostreifen eine Länge zwischen 100 und 2000 nm aufweisen. Die Breite des Graphen-Nanostreifens kann weniger als 10 nm sein. Die verwendete genaue Größe und Form kann von einer Anzahl von Faktoren abhängen, einschließlich der Genauigkeit und des Auflösungsvermögens der Vorrichtung, die zum Erzeugen der Aussparung 23 verwendet wurde, sowie der vorgesehenen Verwendung der jeweiligen Teilbereiche der Graphenschicht 1.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung können aus einem Nanostreifen Quantenpunkte ausgebildet werden, indem die Breite des Nanostreifens an ausgewählten Punkten entlang der Länge des Nanostreifens verändert wird. Zum Ändern der Breite des Nanostreifens kann ein fokussierter Ionenstrahl verwendet werden. Dieser kann die elektronischen Eigenschaften des Nanostreifens verändern, zum Beispiel kann er einen Quanteneinschluss erzeugen.
Die Graphen-Nanostreifen können entweder Armsessel (Armchair)- oder Zickzack-Randzustände aufweisen. Diese hängen von der Anordnung der Atome am Rand des Nanostreifens ab. Die Zickzack-Ränder weisen ein Atom am Rand auf, wohingegen die Armsessel-Ränder zwei Atome am Rand aufweisen. Die elektronischen Eigenschaften des Nanostreifens hängen davon ab, ob die Ränder vom Zickzack- oder Armchair-Typ sind.
In der dargestellten Ausführungsform ist die Breite der Aussparung 23 ungefähr 10 nm. Wie oben erwähnt wurde, kann die Breite der Aussparung durch das Auflösungsvermögen der Vorrichtung bestimmt werden, die zum Erzeugen der Aussparung 23 verwendet wird.
Die Kontaktteilbereiche 21 werden auf der oberen Fläche des ersten Teilbereichs 25 der Graphenschicht 1 aufgebracht. In einigen Ausführungsformen der Erfindung können die Kontaktteilbereiche 21 an der Seite des ersten Teilbereichs 25 der Graphenschicht 1 angeordnet werden.
Die Kontaktteilbereiche 21 sind an beiden Enden des ersten Teilbereichs 25 so angeordnet, dass sie durch die Länge des länglichen rechteckigen ersten Teilbereichs 25 voneinander abgetrennt sind.
Die Größe der Kontaktteilbereiche 21 kann durch das Auflösungsvermögen der Vorrichtung, die zum Abscheiden der Kontaktteilbereiche 21 verwendet wird, festgelegt werden. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Durchmesser der Kontaktteilbereiche 21 ungefähr 10 nm sein. Auch die Dicke der Kontaktteilbereiche 21 kann vom Verfahren, das zum Abscheiden der Kontaktteilbereiche 21 verwendet wird, und der vorgesehenen Verwendung der Graphenschicht 1 abhängen.
5 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 33 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 5 ist ein Querschnitt der fertiggestellten Vorrichtung 33 entlang der Linie X-X, die in 3 dargestellt ist. Die relativen Abmessungen in 5 brauchen den tatsächlichen relativen Abmessungen der Vorrichtung 33 nicht zu entsprechen.
Die Vorrichtung 33 weist einen ersten Teilbereich 25 einer Graphenschicht 1 und einen zweiten Teilbereich 27 der Graphenschicht 1 auf. Eine Aussparung 23 trennt den ersten Teilbereich 25 vom zweiten Teilbereich 27 ab.
In der Aussparung 23 ist ein elektrisch isolierendes Material 29 aufgebracht. In der dargestellten Ausführungsform überdeckt das elektrisch isolierende Material 29 auch einen Teil der Fläche des ersten Teilbereichs 25 und auch den zweiten Teilbereich 27 der Graphenschicht 1. Das isoliert die Abschnitte der Graphenschicht 1 gegenüber einem beliebigen elektrisch leitfähigen Material 31, das über dem isolierenden Material 29 aufgebracht ist.
Wie in den 3 und 4 sind an den beiden Enden des ersten Teilbereichs 25 der Graphenschicht 1 zwei Kontaktteilbereiche 21 aufgebracht. Die Kontaktteilbereiche 21 stellen einen elektrischen Kontakt mit dem ersten Teilbereich 25 der Graphenschicht 1 her.
Über dem elektrisch isolierenden Material 29 ist eine Schicht eines elektrisch leitfähigen Materials 31 aufgebracht. In der dargestellten Ausführungsform grenzt das elektrisch leitfähige Material an die Kontaktteilbereiche 21 an, indem es einen Abschnitt der Kontaktteilbereiche 21 überdeckt, und ist so elektrisch mit den Kontaktteilbereichen 21 verbunden. Da das elektrisch leitfähige Material 31 über dem elektrisch isolierenden Material 29 liegt, ist es elektrisch gegenüber dem zweiten Teilbereich der Graphenschicht 1 isoliert.
6 ist eine REM-Mikroaufnahme einer Vorrichtung 33 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Für Merkmale, die den Merkmalen entsprechen, die in den vorangehenden Ausführungsformen beschrieben wurden, werden dieselben Bezugszahlen verwendet. Die Abmessungen der Vorrichtung können aus dem bereitgestellten Maßstab ermittelt werden.
In 6 ist der erste Teilbereich 25 der Graphenschicht 1 auch ein längliches Rechteck, jedoch ist in 6 der erste Teilbereich am Rand der Graphenschicht 1 angeordnet, sodass sich die Aussparung 23 nur um drei Seiten des rechteckigen ersten Teilbereichs 25 herum erstreckt.
Das elektrisch isolierende Material 29 ist in der Aussparung 23 und auch über der Fläche des zweiten Teilbereichs 27 der Graphenschicht abgeschieden. Das elektrisch leitfähige Material wird dann über dem elektrisch isolierenden Material aufgebracht.
In 6 ist die Schicht des elektrisch isolierenden Materials 29 viel breiter als die Schicht des elektrisch leitfähigen Materials 31. Das verringert die Präzision, die beim Abscheiden des elektrisch leitfähigen Materials 31 erforderlich ist. Die Ausführungsformen der Erfindung liefern ein genaues und zuverlässiges Verfahren, um zu ermöglichen, dass ein elektrischer Kontakt an einer Graphenschicht hergestellt wird. Das verwendete Verfahren erlaubt es, dass die Größe und die Form der Graphenteilbereiche durch den Anwender bestimmt werden, sodass sie in Abhängigkeit von der vorgesehenen Verwendung der Graphenschicht angepasst werden können.
Es ist zu verstehen, dass die Darstellung einer bestimmten Anordnung der Blöcke in 2 nicht notwendigerweise bedeutet, dass es eine erforderliche oder bevorzugte Anordnung für die Blöcke gibt. Die Anordnung oder Einrichtung des Blocks kann abgeändert werden, zum Beispiel kann das elektrisch isolierende Material 29 aufgebracht werden 17, bevor der Kontaktteilbereich 21 aufgebracht wird 15. Darüber hinaus kann es möglich sein, dass einige Schritte weggelassen werden, so zum Beispiel, wenn die Kontaktteilbereiche 21 und das elektrisch leitfähige Material 31 aus dem gleichen Material ausgebildet sind, können diese Blöcke zusammengefasst werden.

Claims

Verfahren, umfassend: Ausbilden einer Aussparung in einer Graphenschicht unter Verwendung eines fokussierten Ionenstrahls, wobei die Aussparung eine Bereichsgrenze zwischen einem ersten Teilbereich der Graphenschicht und einem zweiten Teilbereich der Graphenschicht erzeugt; Aufbringen eines elektrisch isolierenden Materials in der Aussparung; und Aufbringen eines elektrisch leitfähigen Materials über dem isolierenden Material.
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend, dass das Herstellen eines elektrischen Anschluss zum ersten Teilbereich der Graphenschicht ermöglicht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aussparung den ersten Teilbereich der Graphenschicht vom zweiten Teilbereich der Graphenschicht abtrennt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner das Aufbringen des elektrisch isolierenden Materials in der Aussparung unter Verwendung eines fokussierten Ionenstrahls umfassend.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner das Aufbringen des elektrisch leitfähigen Materials unter Verwendung eines fokussierten Ionenstrahls umfassend.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aussparung den ersten Teilbereich der Graphenschicht umgibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das isolierende Material ein Oxid enthält.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das isolierende Material Siliziumdioxid enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das elektrisch leitfähige Material eine Chromlegierung enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das Abscheiden eines Kontaktteilbereichs umfassend, wobei der Kontaktteilbereich eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Teilbereich der Graphenschicht und dem elektrisch leitfähigen Material bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Kontaktteilbereich ein Material enthält, das sich von dem elektrisch leitfähigen Material unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Kontaktteilbereich Palladium enthält.