2D-FET struktury s indukovaným pnutím jsou vyrobeny na křemíkovém substrátu pomocí CMOS kompatibilních procesů. Struktury je možné mechanicky ohýbat a kontrolovaně do nich indukovat pnutí, čímž se mění vlastnosti 2D materiálu na povrchu, potažmo výstupní charakteristiky 2D-FET. 2D-FET je cíleně umístěn na nejcitlivějším místě na nosníku a reaguje tak nejvíce na změny v protažení nosníku vlivem ohybu. Tyto struktury je možné použít pro aplikace jako je např. měření a sledování buněk, enzymů, aminokyselin, DNA a RNA při pokojové teplotě anebo také měření toxických, výbušných, skleníkových plynů nebo chemických zplodin. Na Obrázek 1 je zobrazen layout 2D-FET struktury vytvořený v Klayoutu včetně detailů na nosníky a připojení elektrod a tvarovaného 2D materiálu. Na Obrázek 2 je zobrazen výrobní postup pro pole nosníků s 2D-FET strukturou pro řízení pnutí uvnitř grafenu. Na Obrázek 3 pak charakterizace grafenu pomocí Ramanovy spektroskopie. Na Obrázek 4 jsou výsledky FEM simulace pro nosník o rozměrech 60 µm x 100 µm. Na Obrázek 5 pak výstupní charakteristika pro FET strukturu s grafenem pro různá napětí VGS.
Obrázek 1 : Layout 2D-FET struktury pro řízení pnutí v grafenu: A) celý čip (6 × 6) mm2; B) pole nosníků; C) připojení elektrod k vytvarovanému grafenu
Obrázek 2: Výrobní postup pro nosník s 2D-FET strukturou pro řízení pnutí uvnitř grafenu: A) substrát s vrstvou SiO2, Ti a SiO2; B) vyrobené vodivé cesty po Ti a Au lift-off procesu; C) SiO2leptání a Au lift-off pro kontakt na Ti hradlovou elektrodu; D) tvarování grafenu; E) Cr/Au elektrody po lift-off procesu; F) litografie a tvarování nosníku; G) izotropní leptání Si substrátu; H) SEM analýza vyrobené struktury.
Obrázek 3: Ramanovské spektrum grafenu na struktuře po jeho přenosu a tvarování: A) jednoduché spektrum po přenosu a tvarování; B) optický obrázek elektrody s grafenem; Ramanova mapa C) D vrcholu, (D) G vrcholu; (E) 2D vrcholu
Obrázek 4: Výsledky FEM simulace pro nosník o rozměrech 60 μm x 100 μm: A) Závislost pnutí na výchylce nosníku v rozmezí od −70 μm do +70 μm; B) Křivka napětí-deformace pro ohýbající se nosník.
Obrázek 5: Výstupní charakteristika pro FET strukturu s grafenem pro různá napětí VGS. Ve výřezu je detail závislosti IDS na VDS pro VDS v rozmezí od 0.75 V do 1 V.
