تصنيع هياكل فان دير والس هيتيرو مع محاذاة دورانية دقيقة

ويسمح هذا البروتوكول بإنشاء مواد كانت غير موجودة من قبل في طبيعتها، بهدف الكشف عن الظواهر الفيزيائية التي كان يتعذر الوصول إليها من قبل أو تطوير أجهزة متفوقة للتطبيقات التكنولوجية. والميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنه يمكن تشغيل المعدات عن بعد وفي التحكم في البيئة ، وهذا يمكن أن يقلل من خطر الخطأ اليدوي وكذلك أنه يمكن تحسين نظافة العينة. وعلاوة على ذلك، تم تجهيز النظام مع مرحلة التناوب، وهذا يسمح للمستخدم للوصول إلى محاذاة الزاوي دون درجة بين ورقتي.

كما نعمل مع بلورات رقيقة ومساحات سطحية صغيرة، وتحديد تقشر الحجم المناسب يمكن أن يكون تحديا للعين غير المدربة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤدي حجم البلورة الصغير بسهولة إلى عدم المحاذاة أثناء إجراء النقل. ولذلك فمن المستحسن لتنفيذ هذه الخطوات بدقة.

العديد من الخطوات في البروتوكول لها تفاصيل خاصة يصعب شرحها ولكنها أبسط بكثير لمتابعة عندما يتم عرضها بصريًا. من أجل تصور عملية النقل ، واستخدام المجهر البصرية التي يمكن أن تعمل تحت الإضاءة في مجال مشرق. تجهيز المجهر مع 5x، 50x و 100x طويلة-- العمل- أهداف المسافات.

يجب أيضا أن تكون مجهزة المجهر مع الكاميرا التي تتصل جهاز كمبيوتر. تجهيز اثنين من المتلاعبين منفصلة، هو مبين هنا، للسيطرة بشكل فردي على موقف من بلورات. تصنيع أصحاب العينة المخصصة التي يمكن أن تدعم شريحة زجاجية.

سيتم استخدام حامل العينة هذا لوضع الكريستال العلوي. بالنسبة للمتلاعبين السفليين، ضع عنصر تدفئة مسطح في حامل خزفي زجاجي من صنع آلة وألصقه على مرحلة الدورية. ثم، قم بتوصيل عنصر التدفئة إلى مصدر طاقة وتحكم في درجة الحرارة.

غمر مربع واحد تلو الآخر سنتيمتر واحد من رقاقة أكسيد السيليكون السيليكون في كوفر مليئة الأسيتون ومن ثم وضع beaker في نظافة الموجات فوق الصوتية. بعد 10 دقائق، استخدمي ملاقط لإزالة الرقاقة من البيكر وشطفها بـ الأيزوبروبانول، ثم جففي الرقاقة باستخدام مسدس النيتروجين. بعد ذلك، قم بإزالة جزء من الكريستال بعناية وضعه على قطعة من شريط لاصق من فئة أشباه الموصلات.

خذ قطعة ثانية من شريط لاصق واضغط عليه بقوة ضد الشريط الأولي الذي يحمل البلورة. قشر بعيدا قطعتين من الشريط، وتكرار عدة مرات، لإنتاج العديد من القطع رقيقة من الكريستال. اضغط على الشريط اللاصق مع بلورات رقيقة 2D على الركيزة تنظيفها حديثا، بحيث الكريستال هو على اتصال مباشر مع الركيزة وقشر بعيدا الشريط لترك رقائق مقشر على الركيزة.

لإزالة أي لاصقة المتبقية، ضع العينة الناتجة في منقار مملوءة الأسيتون. بعد 10 دقائق، وإزالة العينة، وشطف مع الايزوبروبانول وجافة مع بندقية النيتروجين. فحص رقائق مقشر باستخدام المجهر البصري لتقدير سمكها من خلال تقييم التباين البصري تقشر مع الركيزة.

ثم، استخدم AFM في وضع التنصت على قياس أفضل للمورفولوجيا السطحية وقياس سمك التقشر. إعداد الركيزة العليا لإجراء نقل عن طريق تقشير الكريستال على شريحة زجاجية مع فيلم البولي ميثيل methacrylate المرفقة. بعد الحصول على الركيزة نظيفة كما هو مبين سابقا، وضع الركيزة على معطف تدور وتغطية ذلك مع الكحول بولي فينيل.

تدور الركيزة في 3، 000 دورة في الدقيقة لمدة دقيقة واحدة لإنتاج طبقة ما يقرب من 450 نانومتر سميكة. ثم، ضع الركيزة مباشرة على لوحة ساخنة وخبزها في 75 درجة مئوية لمدة خمس دقائق. مرة واحدة باردة، ووضع الركيزة مرة أخرى على معطف تدور وتغطية ذلك مع بولي ميثيلميتهاكريلات.

تدور معطف طبقة 820 نانومتر سميكة من PMMA على الركيزة في 1، 500 دورة في الدقيقة لمدة دقيقة واحدة. بعد طلاء تدور، وضع الركيزة مرة أخرى على لوحة ساخنة وخبز كشفه في 75 درجة مئوية. بعد خمس دقائق، إزالة الركيزة من لوحة ساخنة ومكان قطعة من شريط لاصق على طول حوافه لإنشاء إطار الشريط.

ثم، تقشر ميكانيكيا الكريستال 2D على سطح PMMA كما هو مبين في القسم السابق. استخدم زوجًا حادًا من الملاقط لفصل PMMA عن PVA ، مع تقشير إطار الشريط ببطء. طبقة PMMA والكريستال المقشر، جنبا إلى جنب مع إطار الشريط، سوف تنفصل عن PVA في الركيزة السيليكون أكسيد رقاقة السيليكون.

بعد ذلك، عكس إطار الشريط وضعه على دعم تشكيلي بحيث تواجه البلورة لأسفل. ضع العينة تحت المجهر البصري واستخدم زوجًا من الملاقط الحادة لوضع غسالة صغيرة على وجه التحديد على فيلم PMMA بحيث يحيط بالقشرة المطلوبة. ثم، خفض شريحة زجاجية والتمسك بها إلى البوليمر عن طريق الضغط عليه ضد الشريط المكشوف.

ضع الركيزة المعدة على الجزء السفلي من إعداد النقل. على هذه الركيزة، وتحديد موقف تقشر المطلوب. هذه البلورة ستصبح هي البلورة السفلية

ثم ضع الركيزة العليا في حامل الركيزة العليا لإعداد النقل. باستخدام هدف التكبير منخفضة، وجلب الركيزة أسفل في التركيز ومركز تقشر المطلوب. خفض ببطء الركيزة العليا حتى يمكن أن ينظر إليها من قبل الهدف.

ثم، ضبط موقفها الجانبي والمحاذاة التناوبية من ورقائق اثنين. عندما تكون الرقائق قريبة من المواءمة كما هو مطلوب، انتقل إلى هدف 50x والاستمرار في خفض الركيزة العليا، مع ضبط محاذاة تقشر. ثم، بمجرد الانحياز، قم بخفض الركيزة العليا حتى يتصل الجزء العلوي تمامًا بقشرة الأسفل.

جهة الاتصال هو ملحوظ بسبب تغيير مفاجئ في اللون. عندما يتم الاتصال، تسخين الركيزة القاع إلى 75 درجة مئوية للتصاق أفضل من PMMA إلى الركيزة السفلية. سوف يفصل PMMA من الشريحة الزجاجية.

ثم، تنظيف الركيزة السفلية لإزالة الفيلم PMMA. لاستخدام طريقة ختم نقل تقشر، المكان الأول الركيزة على المرحلة السفلية من إعداد النقل. على هذه الركيزة، وتحديد موقف تقشر المطلوب، والتي ستكون الكريستال القاع.

بعد ذلك، ضع الركيزة العليا في حامل الإعداد نقل وسخّن الركيزة السفلية إلى 100 درجة مئوية. ثم، محاذاة وجلب الكريستال الأعلى في اتصال مع تقشر أسفل. مرة واحدة يتم إجراء اتصال كامل بين ورقتي، ورفع ببطء الركيزة العليا.

وهذا يؤدي إلى إنزال من تقشر أعلى من ختم إلى الركيزة السفلية. بلورات من كبريتيد الرخيوم هي مثالية للتدليل على المحاذاة الزاوي، لأنه مقسف ميكانيكيا كأشرطة ممدود مع حواف محددة جيدا. هنا، تم وضع أعلى تقشر في زاوية 75 درجة إلى الكريستال السفلي باستخدام طريقة ختم PDMS هو مبين في هذا الفيديو.

تم استخدام المجهر القوة الذرية لقياس بدقة زاوية تطور بين رقائق أعلى وأسفل. باستخدام الإجراء PMMA PVA، تم استخدام الإعداد نقل بنجاح لإنشاء هيكل يتكون من اثنين من رقائق أحادية الطبقات من ثنائي الفينيل متعدد الكبريتيد الموليبدينوم. وتظهر monolayers الفردية هنا مقشرة على PMMA والسيليكون السيليكون- ثاني أكسيد.

يؤدي الإجراء المُثبت إلى الهيكل الموضح هنا من خلال المجهر البصري. مزيد من التفاصيل، مثل سمك والموقف النسبي للوام مكدسة يمكن تأكيد باستخدام AFM. أهم أجزاء هذا الإجراء هي المحاذاة الجانبية والتناوبية من رقائق.

توجد طرق نقل أخرى وتتبع بروتوكولًا مماثلًا ، ويمكن استخدام بوليمرات مختلفة وبلورات ثنائية الأبعاد لتلفيق هياكل معينة. وبطبيعة الحال، يمكن استخدام طرق تنظيف إضافية لضمان الأسطح الكريستال البكر واجهات. عند استخدام المواد الكيميائية مثل PMMA، الأسيتون وغيرها، تأكد من ارتداء معدات الحماية الشخصية المناسبة وتنفيذ الخطوات في بيئة جيدة التهوية، مثل غطاء الدخان.