في هذا العمل نقوم بوصف تقنية تستخدم لخلق بلورات جديدة (فان دير والس الهياكل الغيرية) عن طريق التراص المواد الطبقات رقيقة جدا 2D مع السيطرة الدقيقة على الموقف والتوجه النسبي.
مقالة منهجية
في هذا العمل نقوم بوصف تقنية تستخدم لخلق بلورات جديدة (فان دير والس الهياكل الغيرية) عن طريق التراص المواد الطبقات رقيقة جدا 2D مع السيطرة الدقيقة على الموقف والتوجه النسبي.
في هذا العمل نقوم بوصف تقنية لخلق بلورات جديدة (فان دير والس الهياكل الغيرية) عن طريق التراص متميزة فائقة النحافة الطبقات 2D المواد. نحن لا نظهر السيطرة الجانبية فقط ولكن، الأهم من ذلك، أيضا السيطرة على محاذاة الزاوي من الطبقات المجاورة. يتم تمثيل جوهر هذه التقنية من قبل إعداد نقل المنزل الذي يسمح للمستخدم للسيطرة على موقف بلورات الفردية المشاركة في النقل. ويتحقق ذلك بدقة دون ميكرومتر (ترجمة) ودرجة فرعية (زاوي). قبل التراص معا، يتم التلاعب بلورات معزولة بشكل فردي من قبل مراحل متحركة مصممة خصيصا التي يتم التحكم فيها من قبل واجهة البرامج المبرمجة. وعلاوة على ذلك، وبما أن إعداد النقل بأكمله يتم التحكم فيه من قبل الكمبيوتر، يمكن للمستخدم عن بعد إنشاء هياكل غير متجانسة دقيقة دون الدخول في اتصال مباشر مع إعداد النقل، ووضع علامة على هذه التقنية بأنها "خالية من اليدين". بالإضافة إلى تقديم مجموعة نقل، ونحن أيضا وصف اثنين من التقنيات لإعداد بلورات التي يتم مكدسة في وقت لاحق.
بدأت البحوث في المجال المزدهر للمواد ثنائية الأبعاد (2D) بعد أن طور الباحثون تقنية مكنت من عزل الجرافين1و2و3 (ورقة مسطحة من ذرات الكربون) من الجرافيت. الجرافين هو عضو في فئة أكبر من المواد ذات الطبقات 2D، ويشار إليها أيضا باسم فان دير Waals المواد أو بلورات. لديهم قوية الترابط داخل الطبقات المشتركة وضعف فان دير والس اقتران بين الطبقات. ولذلك، فإن تقنية عزل الجرافين من الجرافيت يمكن أيضا أن تطبق على مواد أخرى 2D حيث يمكن للمرء كسر الروابط بين الطبقات ضعيفة وعزل طبقات واحدة. وكان أحد التطورات الرئيسية في هذا المجال هو مظاهرة أنه تماما كما يمكن كسر سندات فان دير والس عقد طبقات متجاورة من المواد ثنائية الأبعاد معا، ويمكن أيضا أن توضع معا مرة أخرى2،4. لذلك، يمكن إنشاء بلورات من المواد 2D عن طريق التراص بشكل يمكن السيطرة عليها معا طبقات من المواد 2D مع خصائص متميزة. وقد أثار ذلك قدرا كبيرا من الاهتمام، حيث يمكن إنشاء مواد لم تكن موجودة في السابق في الطبيعة بهدف إما الكشف عن الظواهر المادية التي لم يكن من الممكن الوصول إليها من قبل4و5و6و7 ،8،9 أو تطوير أجهزة متفوقة لتطبيقات التكنولوجيا. لذلك، أصبح وجود سيطرة دقيقة على التراص المواد 2D واحدة من الأهداف الرئيسية في مجال البحوث10،11،12.
وعلى وجه الخصوص، تبين أن زاوية الالتواء بين الطبقات المجاورة في هياكل فان دير والس غير المتجانسة هي معلمة هامة للتحكم في خصائص المواد13. على سبيل المثال، في بعض الزوايا، يمكن إدخال تطور نسبي بين الطبقات المجاورة فك بين الطبقتين إلكترونيًا بشكل فعال. وقد درس هذا على حد سواء في الجرافين14،15 وكذلك في انتقال dichalcogenides المعادن16،17،18،19. وفي الآونة الأخيرة، تبين من المستغرب أنه يمكن أيضا تغيير حالة هذه المواد. وقد أثار اكتشاف أن الجرافين ثنائي الطبقة الموجهة في "زاوية سحرية" كعازل موت في درجات حرارة منخفضة وحتى موصل فائق عندما يتم ضبط كثافة الإلكترون بشكل صحيح اهتماما كبيرا وإدراك أهمية السيطرة الزاوي عند تلفيق الطبقات فان دير Waals الهياكل heterostructures13،20،21.
بدافع من الفرص العلمية التي فتحتها فكرة ضبط خصائص مواد رواية فان دير والس من خلال ضبط التوجه النسبي بين الطبقات، نقدم أداة منزلية جنبا إلى جنب مع إجراء إنشاء مثل هذه الهياكل مع التحكم الزاوي.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1- أجهزة إجراء النقل
2. تقشير الميكانيكية من الكريستال 2D.
3. PMMA-PVA طريقة لتلفيق فان دير Waals الهياكل المتجانسة (إعداد الركيزة العليا).
4. Polydimethylsiloxane (PDMS) طريقة ختم لتلفيق فان دير Waals الهياكل غير المتجانسة (إعداد الركيزة العليا).
5. نقل رقائق من الركيزة العليا إلى الركيزة السفلي باستخدام طريقة PMMA-PVA (الشكل3e-h).
6. نقل رقائق من الركيزة العليا إلى الركيزة السفلي باستخدام طريقة ختم (الشكل4D-f).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
لتوضيح نتائج وفعالية الإجراء لدينا نقدم سلسلة من أكوام الزاوية التي تسيطر عليها منثنائي كبريتيد الرينيوم (ReS 2) بلورات رقيقة. وللتأكيد على أن الطريقة الموصوفة يمكن تطبيقها أيضا على طبقات رقيقة من الناحية الذرية، فإننا نمثلأيضا على بناء طبقتين أحاديتين ملتويتين نسبيا من ثنائي كبريتيد الموليبدينوم (وزارة الدفاع 2).
لإظهار قدرات المحاذاة الزاويّة لإعداد النقل نستخدم ثنائي كبريتيدالرينيوم (ReS 2). ب...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يوفر إعداد النقل المنزلي المعروض هنا طريقة لبناء مواد ذات طبقات جديدة مع التحكم الجانبي والتناوبي على حد سواء. بالمقارنة مع الحلول الأخرى الموصوفة في الأدب10،25، نظامنا لا يتطلب البنية التحتية المعقدة ، لكنه يحقق هدف المحاذاة التي تسيطر عليها من بلورات 2D.
الخطوة الأكثر أهمية في الإجراء هو أن محاذاة ووضع الكريستال الأعلى في اتصال مع أسفل واحد. الاهتزازات يمكن أن تكون سببا لمحاذاة فاشلة، وبالتالي، يجب على المرء تقليل تأثيرها. وفي هذا ال...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه. وليس للمؤلفين مصالح مالية متنافسة.
يقر المؤلفون بتمويل من جامعة أوتاوا وNSERC ديسكفري منحة RGPIN-2016-06717 وNSERC SPG QC2DM.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| عدسة موضوعية 5X | نيكون Metrology | MUE12050 | عمل 23.5 مم وفتحة عدمية 0.15 |
| موضوعية 50X | قياس نيكون | MUE21500 | عمل 19 مم وفتحة عدمية 0.4 |
| موضوعية 100X | قياس نيكون | MUE21900 | عمل 4.5 مم وفتحة عددية 0.8 |
| أسيتون | سيجما ألدريتش | 270725 | نقاء & ge; 99.90٪ |
| شريط لاصق | Ultron Systems، Inc. | ||
| أنيسول | ميكروكيم | ||
| مجهر القوة الذرية | Bruker | Dimension Icon | نحن نستخدم وضع ScanAsyst |
| مناور دوران المرحلة السفلية | Zaber Technologies | X-RSW60A-PTB2 | 360 درجة ؛ السفر بحجم خطوة 4.091 & مناور المرحلة |
| السفلية من راد | صابر تكنولوجيز | X-LSM025A-PTB2 | 25 ملم السفر بحجم خطوة 47.625 نانومتر |
| مناور المرحلة السفلية Y | Zaber Technologies | X-LSM025A-PTB2 | 25 ملم السفر بحجم خطوة 47.625 نانومتر |
| مناور المرحلة السفلية Z | Zaber Technologies | X-VSR40A-KX14A | 40 ملم السفر بحجم خطوة 95.25 نانومتر |
| Isopropanol | Sigma-Aldrich | 563935 | نقاء 99.999٪ |
| برنامج LabVIEW | National Instruments | ||
| Macor | McMaster-Carr | 8489K238 | |
| كاميرا مجهر | Zeiss | 426555-0000-000 | 5 ميجابكسل ، معدل إطارات مباشر 47 إطارا في الثانية ، وقت التعرض 100 & mu ؛ ق - 2 ثانية ، كاميرا ملونة |
| ثاني كبريتيد الموليبدينوم (MoS2< / sub>) | HQ الجرافين | ||
| البصري اللوح | Thorlabs، Inc. | MB4545 / M | |
| مجهر بصري | نيكون القياس | LV150N | |
| الأكسجين البلازما الحفر | البلازما البلازما ، Inc. | PE-50 | |
| PDMS ختم | Gel-Pak | PF-20-X4 | |
| PMMA 950 A6 | MichroChem Corp. | M230006 0500L1GL | |
| كربونات البولي بروبلين | سيجما ألدريتش | 389021-100 جرام | |
| PVA Partall # 10 | مركبات كندا | ||
| ثاني كبريتيد الرينيوم (ReS2< / sub>) | HQ الجرافين | ||
| Si / SiO2< / sub> الركيزة | نوفا للإلكترونيات | HS39626-OX | |
| تدور المغطي | تتحكم Laurell Technologies | WS-650-23 | |
| التحكم في درجة الحرارة | Auber Instruments | SYL-23X2-24 | في درجة حرارة المرحلة السفلية عبر وحدة تحكم المرحلة العلوية من النوع J |
| Mechonics | CF.030.0003 | ||
| مناور المرحلة العلوية X | Mechonics | MS.030.1800 | 18 مم السفر بحجم خطوة 11 نانومتر |
| مناور | المرحلة العلوية YMechonics | MS.030.1800 | 18 مم السفر بحجم خطوة 11 نانومتر |
| مناور Z المرحلة العلوية | Mechonics | MS.030.3000 | 30 مم السفر بحجم خطوة 11 نانومتر |
| حمام بالموجات فوق الصوتية | Elma Schmidbauer GmbH | Elmasonic P 30 H |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن