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Artículo de método

Fabricación sin residuos de heteroestructuras de van der Waals de materiales bidimensionales

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DOI:

10.3791/68540

⸱

18 de julio de 2025

 ,  , 
1School of Mechanical and Robotics Engineering, Gwangju Institute of Science and Technology

* These authors contributed equally

En este artículo

Resumen

Este estudio presenta una metodología de fabricación libre de residuos para producir escamas individuales de materiales bidimensionales y ensamblarlos en heteroestructuras complejas utilizando solo interacciones de van der Waals. La técnica elimina la necesidad de sustancias externas y condiciones experimentales específicas, lo que permite ensamblajes de heteroestructuras complejas a través de procesos de apilamiento de abajo hacia arriba, de arriba hacia abajo y modulares.

Resumen

En este trabajo, se presenta una metodología única que utiliza las interacciones de van der Waals (vdW) para fabricar escamas individuales libres de residuos de materiales bidimensionales (2D), que posteriormente se ensamblan en heteroestructuras intrincadas. El enfoque se centra en garantizar que las escamas estén libres de cualquier residuo que pueda afectar a sus propiedades y rendimiento. La evidencia de la microscopía de fuerza atómica y la espectroscopia Raman confirma que las escamas de nitruro de boro hexagonal (h-BN) y disulfuro de molibdeno (MoS2) transferidas exhiben excelentes características de planitud y ausencia de deformación, que son cruciales para diversas aplicaciones en electrónica y optoelectrónica. Además, los procesos de recogida y liberación de una escama objetivo se muestran utilizando un sello libre de residuos, controlado por el tipo de fuerza aplicada en la interfaz, ya sea normal o cortante. Al dirigir cuidadosamente el movimiento del sello libre de residuos, se logra un ensamblaje exitoso de heteroestructuras h-BN / MoS2 / h-BN a través de procesos de apilamiento de abajo hacia arriba y de arriba hacia abajo. Además, las heteroestructuras preensambladas se apilaron modularmente para crear una heteroestructura más compleja, lo que demuestra la versatilidad de la metodología propuesta. Este trabajo no solo permite lograr escamas individuales de materiales 2D sin residuos, sino que también allana el camino para mejorar las técnicas de fabricación en heteroestructuras vdW.

Introducción

El rápido desarrollo de materiales bidimensionales (2D) ha transformado significativamente numerosos campos de investigación, creando oportunidades sin precedentes para dispositivos avanzados. Las notables propiedades de estos materiales, incluida la conductividad eléctrica, la resistencia mecánica y la estabilidad térmica excepcionales, los convierten en candidatos ideales para aplicaciones en dispositivos electrónicos y optoelectrónicos, soluciones de gestión térmica, sistemas de almacenamiento de energía y sensores 1,2,3,4,5,6,7,8 . Además, la capacidad de construir heteroestructuras de van der Waals (vdW) mejora su funcionalidad, lo que permite una ingeniería precisa de las estructuras de bandas y las interacciones entre capas 9,10,11,12,13. Esta capacidad puede conducir a propiedades de materiales nuevas o mejoradas adaptadas a aplicaciones específicas.

Sin embargo, la manipulación y la manipulación de materiales 2D plantean retos considerables, especialmente para preservar su calidad excepcional durante el procesamiento. La contaminación de residuos de las técnicas de fabricación convencionales puede socavar significativamente la integridad de los materiales, afectando negativamente su rendimiento y confiabilidad en los dispositivos14,15. El uso de polímeros en la fabricación de materiales 2D a menudo deja residuos no deseados 16,17. Para abordar este problema, varios investigadores han explorado técnicas de fabricación avanzadas y procesos de transferencia limpios para mejorar la producción de materiales 2D de alta pureza. Wang et al. introdujeron una técnica de ensamblaje innovadora que aprovecha la adhesión de vdW para lograr interfaces limpias en heteroestructuras de grafeno/nitruro de boro18. Sobre la base de este concepto, Wen et al. emplearon recientemente una técnica de transferencia en seco asistida por vdW utilizando h-BN como capa intermedia, que permitió el desprendimiento limpio de escamas individuales mediante el desprendimiento lateral de la capa19 de vdW. En una técnica previa notable, Pizzocchero et al. desarrollaron la técnica de "recogida en caliente" para el ensamblaje por lotes de heteroestructuras, demostrando la producción rápida y de alto rendimiento de interfaces sin ampollas mediante el apilamiento a temperaturas elevadas20. Además, Wang et al. propusieron un enfoque libre de polímeros utilizando membranas flexibles de nitruro de silicio, lo que permite un ensamblaje limpio bajo ultra alto vacío y altas temperaturas21. Si bien estudios anteriores han desarrollado métodos excelentes, la capacidad de obtener copos individuales sin residuos e implementar un método de procesamiento fácil sigue siendo esencial. Por lo tanto, el desarrollo de métodos efectivos para el procesamiento sin residuos es crucial para maximizar el potencial de los materiales 2D en aplicaciones prácticas.

En el trabajo anterior de Lee et al., se desarrolló un nuevo método de fabricación que aprovecha las interacciones inherentes de vdW entre materiales 2D para obtener escamas individuales y ensamblar heteroestructuras sin utilizar capas de soporte de polímeros22. La caracterización exhaustiva, que incluyó microscopía de fuerza atómica (AFM), microscopía electrónica de transmisión de alta resolución (HR-TEM), espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS) y mediciones eléctricas, confirmó la naturaleza libre de residuos tanto de las escamas transferidas como de las heteroestructuras resultantes. Sobre la base de esta plataforma de transferencia libre de residuos, el presente trabajo proporciona una guía detallada y orientada al protocolo que cubre todo el proceso, desde la configuración experimental hasta la técnica de ensamblaje expandido de heteroestructuras complejas. Específicamente, se detalla la configuración de un sistema de transferencia en seco, estrategias para la preparación de sellos y procedimientos optimizados para obtener escamas limpias y delgadas de h-BN y MoS2. Estos materiales son ampliamente utilizados debido a su fuerte adherencia vdW y sus propiedades electrónicas ventajosas 13,23,24,25. Además, se describen técnicas sistemáticas para la recogida secuencial y la liberación sin residuos, junto con diversas técnicas de ensamblaje de heteroestructuras, como los procesos de apilamiento de arriba hacia abajo, de abajo hacia arriba y modulares.

El artículo está organizado de la siguiente manera: en el paso 1 y en el paso 2 se detalla el diseño del sistema de transferencia en seco y la fabricación de dos tipos de sellos, que incluyen un sello de preexfoliación y un sello de cinta. El paso 3 describe el proceso para producir escamas sin residuos utilizando estos sellos. Los pasos 4 y 5 describen los procedimientos para el apilamiento vertical mediante un sello sin residuos, lo que permite la construcción de heteroestructuras complejas. Por último, en el paso 6 se presenta una técnica de exprimido de la punta AFM para eliminar selectivamente las ampollas interfaciales, mejorando así la calidad interfacial después del montaje. En general, estos protocolos tienen como objetivo proporcionar una metodología versátil y reproducible para fabricar heteroestructuras 2D limpias y de alta calidad.

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Protocolo

Los detalles de los consumibles y equipos utilizados en este estudio se enumeran en la Tabla de Materiales.

1. Instrumentación para la fabricación sin residuos

NOTA: La fabricación sin residuos de materiales 2D se realiza en condiciones ambientales utilizando una configuración de transferencia en seco personalizada. La configuración consta de tres componentes principales: un microscopio óptico personalizado, una etapa de muestra del eje XY y un manipulador de sellos del eje XYZ (Figura 1A). Estos componentes se instalan sobre una mesa antivibratoria para minimizar las perturbaciones externas durante el funcionamiento. La configuración se controla manualmente.

  1. Microscopio óptico: Equipe el microscopio óptico comercial personalizado con lentes de objetivo de larga distancia de trabajo (5×, 10×, 20×, 50× y 100×) y una cámara digital para lograr el aumento adecuado y el espacio de procesamiento suficiente. Conecte la cámara al ordenador, confirmando la compatibilidad con el software de recopilación de datos.
  2. Platina de muestreo del eje XY: Ensamble dos etapas de traslación lineal para facilitar ajustes precisos de la platina de muestreo en las direcciones X e Y. Además, instale un soporte de muestra plano para acomodar adecuadamente la muestra por encima de la plataforma (Figura 1B).
  3. Manipulador de sellos del eje XYZ: Ensamble tres etapas de traslación lineal con una placa de montaje en ángulo recto para construir un manipulador del eje XYZ con ajustes precisos. Luego, emplee una placa de montaje adicional en ángulo recto y una placa magnética para fijar de forma segura un sello con un imán (Figura 1C).
    NOTA: El manipulador debe instalarse lo suficientemente cerca de la etapa de muestra para proporcionar un acceso adecuado para el sello. Además, la etapa de traslación es capaz de moverse más de 2 cm en la dirección del eje Z.

2. Preparación de sellos

NOTA: El tamaño de la pieza de cinta utilizada para crear los sellos no afecta significativamente el proceso. Además, se recomienda retirar la película de cobertura inmediatamente antes de usar el sello para proporcionar una adhesión segura.

  1. Prepara un sello de cinta adhesiva de doble cara (sello de preexfoliación).
    1. Corte un pedazo de cinta Kapton de doble cara en forma rectangular de 4 mm × 5 mm (Figura 2A).
    2. Fije el trozo de cinta adhesiva de doble cara al borde central de un portaobjetos de vidrio y luego retire la película de cobertura (Figura 2B).
  2. Prepare un sello de cinta adhesiva de una sola cara (sello de cinta).
    1. Corta un trozo de cinta adhesiva de una sola cara en forma de rombo, con cada lado de 5-6 mm de longitud (Figura 2C).
    2. Hágalo idéntico al sello de cinta adhesiva de doble cara descrito en el paso 2.1.
    3. Fije el trozo de cinta adhesiva de una sola cara con la cara adhesiva hacia arriba, asegurándose de que el vértice estrecho se extienda 1 mm más allá del borde del portaobjetos de vidrio, sobre la cinta de doble cara (Figura 2D).
      NOTA: Dado que la cinta de un solo lado se extiende más allá del borde del portaobjetos de vidrio, se seleccionó una cinta con alta rigidez para minimizar la flexión durante el uso del sello.
    4. Retire la película de cobertura para exponer la superficie adhesiva de la cinta adhesiva de una sola cara.

3. Fabricación de región libre de residuos y escamas individuales

  1. Realice el proceso de pre-exfoliación en un cristal a granel.
    1. Prepare un trozo de cristal a granel con un hisopo de algodón y una hoja de afeitar.
    2. Fije el cristal a la superficie adhesiva del sello de preexfoliación (Figura 3A). A continuación, coloca otro sello de preexfoliación encima del cristal para crear una configuración de sándwich.
      NOTA: Cuando se utilizan sellos de preexfoliación, es crucial asegurarse de que toda la superficie del cristal a granel se adhiera uniformemente al sello, lo cual es crucial para obtener una superficie grande y plana después del proceso de exfoliación.
    3. Exfoliar suavemente y repetir este proceso de 3 a 5 veces hasta obtener un cristal limpio y uniforme de espesor submicrónico (Figura 3B).
      NOTA: El número de iteraciones requeridas en el proceso de exfoliación debe repetirse hasta lograr un cristal preexfoliado suficientemente uniforme y delgado. Este proceso determina el espesor y la calidad de la región libre de residuos que se obtendrá posteriormente.
  2. Prepare un sustrato limpio de dióxido de silicio/silicio (SiO2/Si).
    NOTA: Para minimizar la posibilidad de residuos externos, se examinó el estado del sustrato limpio con un microscopio óptico de 100x antes de su uso. Para la identificación visual de materiales 2D delgados, se recomienda un SiO2 de 300 nm de espesor.
    1. Corta la oblea de SiO2/Si de 300 nm de crecimiento térmico en trozos de 1 cm × 1 cm con un cortador de obleas.
    2. Sumerja los sustratos en acetona de grado electrónico de alta pureza y sonique durante 2 minutos con un limpiador ultrasónico.
      NOTA: La limpieza de la sonicación con acetona se realiza dentro de una campana extractora.
    3. Enjuague los sustratos con agua desionizada ultrapura.
    4. Seque los sustratos con un soplo de nitrógeno y, a continuación, colóquelos en una placa calefactora a más de 100 °C durante al menos 5 minutos para evitar que queden residuos de disolvente.
    5. Realice un tratamiento de plasma de oxígeno con un caudal de gas oxígeno de 100 sccm, una presión base de 1 × 10-2 Torr y una potencia de 100 W. Estabilice el flujo de gas durante 60 s, aplique plasma durante 10 s, luego purgue durante 20 s y ventile durante otros 20 s.
  3. Adquirir la región libre de residuos (Video 1).
    NOTA: El video 1 muestra la adquisición de una región libre de residuos a partir de h-BN preexfoliado. La Figura 2E presenta la imagen de ejemplo del instrumento para ayudar a comprender el proceso. La razón por la que la pieza de cinta está unida al borde central del portaobjetos de vidrio es para minimizar la interferencia entre la etapa de muestra y el manipulador de sellos (distancia ≈ 1 cm).
    1. Coloque el cristal preexfoliado en la platina de muestra.
      NOTA: Todas las muestras cargadas en el portamuestras están fijadas con una cinta adhesiva de doble cara.
    2. Fije la cinta adhesiva con un ángulo de inclinación de al menos 5° a la placa magnética del manipulador de sellos mediante un imán. La inclinación del sello se logra utilizando la pila deslizante de vidrio como soporte en la parte posterior del sello (Figura 2E).
      NOTA: Esta inclinación se utiliza sistemáticamente en todos los procesos que involucran el sello de cinta.
    3. Alinee el sello de cinta sobre el cristal preexfoliado ajustando la etapa de muestra.
    4. Fije el sello de cinta a la superficie superior del cristal ajustando el manipulador de sellos en la dirección -Z (Figura 3C).
    5. Exfolia suavemente la fina región sin residuos ajustando el manipulador de sellos en la dirección +Z (Figura 3D).
      NOTA: Al exfoliar la región libre de residuos, mover simultáneamente la etapa de muestra en la dirección +X da como resultado un rendimiento de procesamiento más estable al reducir la tensión aplicada al material exfoliante, lo que facilita el logro de una región libre de residuos más grande. Además, solo las áreas que no están en contacto con la cinta se consideran regiones libres de residuos.
  4. Consiga escamas individuales sin residuos y un sello sin residuos (Vídeo 2 y Vídeo 3).
    NOTA: El video 2 y el video 3 muestran el proceso de obtención de escamas individuales sin residuos de h-BN y MoS2, respectivamente.
    1. Coloque un sustrato limpio en la platina de la muestra.
    2. Adherir firmemente la región libre de residuos al sustrato ajustando el manipulador de sellos en la dirección -Z (Figura 3E).
    3. Exfolia la escama individual ajustando el manipulador de sellos en la dirección +Z (Figura 3F).
      NOTA: La escama se exfolia a través de las interacciones de vdW con el sustrato. De manera similar al proceso de obtención de la región libre de residuos descrito en el paso 3.3.5, es beneficioso mover simultáneamente la etapa de muestra en la dirección +X para facilitar la delaminación de la escama libre de residuos. Se puede utilizar una región libre de residuos para obtener copos individuales repetidamente. Además, la región libre de residuos restante sirve como sello libre de residuos utilizado para la manipulación de las escamas.

4. Principios de la manipulación de escamas objetivo: procesos de recogida y liberación

  1. Recoja la escama objetivo con el sello sin residuos.
    1. Alinee el sello sin residuos con la escama objetivo ajustando el manipulador de sellos.
    2. Póngase en contacto con un área parcial de la escama objetivo con el sello libre de residuos moviendo el manipulador de sellos en la dirección -Z (Figura 4A).
    3. Levante la escama objetivo con el sello sin residuos ajustando cuidadosamente el sello en la dirección +Z (Figura 4B).
      NOTA: La energía de adhesión de vdW entre los materiales 2D es mayor que la que existe entre el SiO2 y los materiales 2D, lo que permite el proceso de recogida.
  2. Libere la escama objetivo sobre un sustrato.
    1. Coloque un sustrato limpio en la plataforma de muestra.
    2. Alinee la escama recogida con la posición objetivo ajustando el manipulador de sellos.
    3. Póngase en contacto firmemente toda el área de la escama objetivo con el sustrato ajustando el manipulador de sellos en la dirección -Z (Figura 4C).
      NOTA: Asegúrese de que haya suficiente contacto con la región libre de residuos del sello, mientras que el área de la cinta permanece intacta para evitar la formación de residuos innecesarios.
    4. Coloque la escama objetivo del sello libre de residuos ajustando el manipulador de sellos en la dirección +X (Figura 4D).
      NOTA: El proceso de liberación emplea un movimiento en la dirección -X para aplicar fuerza de corte en la interfaz vdW entre los materiales 2D, lo que da como resultado una superlubricidad. Además, el movimiento simultáneo de la etapa de muestra en la dirección -X facilita una ejecución más suave del proceso de liberación.

5. Fabricación de conjuntos de heteroestructura vdW sin residuos

NOTA: Todos los procesos de recogida y entrega se llevan a cabo como se describe en la Sección 4 utilizando el sello libre de residuos MoS2 . Se utilizan cristales sintéticos de MoS2 (crecimiento de la zona de flujo) y cristales de h-BN (crecimiento de células de yunque de alta presión).

  1. Realice el paso 3 para obtener las escamas individuales requeridas de MoS2 y h-BN, así como el sello libre de residuos.
    NOTA: Todas las escamas individuales se colocan intencionalmente cerca del sustrato para su visualización en el Video 4.
  2. Ensamble la heteroestructura h-BN/MoS2/h-BN a través de un proceso de apilamiento de abajo hacia arriba, denominado Hetero A (Video 4).
    1. Recoja la escama de MoS2 con el sello libre de residuos de MoS2 .
      NOTA: La energía de adhesión vdW entre los materiales 2D es mayor que la que existe entre el SiO2 y los materiales 2D, lo que permite la combinación exitosa del sello objetivo en escamas y sin residuos con cualquier emparejamiento de h-BN y MoS2.
    2. Suéltelo en la escama de h-BN, ensamblando así la estructura MoS2/h-BN.
      NOTA: Si una parte de la capa superior está en contacto con el sustrato de SiO2 durante el montaje, se puede lograr una liberación más estable. Por el contrario, si la capa superior no puede entrar en contacto con el sustrato, también puede producirse una superlubricidad entre las capas superior e inferior. En este contexto, es esencial minimizar el área de superposición entre el sello libre de residuos y la escama objetivo durante el proceso de recogida para garantizar una liberación efectiva.
    3. Tome otra escama de h-BN y suéltela en la estructura MoS2/h-BN (Figura 5).
  3. Ensamble la heteroestructura h-BN/MoS2/h-BN a través de un proceso de apilamiento de arriba hacia abajo, denominado Hetero B (Video 5).
    1. Recoja la escama de h-BN con el sello libre de residuos MoS2 .
    2. Utilice la escama de h-BN recogida para cubrir la escama de MoS2 y, a continuación, recoja la escama de MoS2 con la escama de h-BN ya recogida, formando una estructura de h-BN/MoS2 .
    3. Libere la estructura combinada sobre otra escama de h-BN (Figura 6).
      NOTA: Para facilitar el posterior proceso de apilamiento modular, una capa de la heteroestructura se diseñó intencionadamente para tener un área suficientemente grande para el proceso de recogida.
  4. Ensamble Hetero A y Hetero B como una heteroestructura de seis capas a través de un proceso de apilamiento modular (Video 6).
    1. Recoge todo el Hetero B con el sello sin residuos.
    2. Suelte el Hetero B en el Hetero A.
      NOTA: La combinación de dos heteroestructuras conduce al desmontaje debido al contacto entre sí. Por lo tanto, se recomienda realizar el proceso de liberación en un solo intento. Además, mover la etapa de muestra más en la dirección -X mejora el rendimiento del proceso de apilamiento modular.

6. Técnica de exprimido de la punta AFM

NOTA: Esta técnica es un proceso opcional diseñado para mejorar el ensamblaje y sirve como método de posprocesamiento para eliminar las ampollas o la contaminación formada en la heterointerfaz.

  1. Equipe una punta de silicona con una constante de resorte alta.
    NOTA: La punta sin contacto es muy adecuada para el proceso de exprimido.
  2. Cargue la muestra en la platina AFM.
  3. Ajuste una fuerza aplicada adecuada a una velocidad de escaneo de 1 Hz y una ganancia de servo Z de 1. Se recomienda aumentar gradualmente la fuerza, comenzando con un valor bajo (por ejemplo, entre 5 nN y 2000 nN).
  4. Aumente gradualmente la fuerza aplicada de 30 nN a 1000 nN durante el proceso de exprimido. Ajuste el rango de escaneo para cubrir toda la heterointerfaz, extendiéndose hasta los bordes de cada escamas, para garantizar la eliminación completa de las ampollas.
    NOTA: La fuerza óptima para el proceso de exprimido varía según el grosor de la muestra y la condición de la interfaz.

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Resultados

El protocolo descrito en este documento fabrica escamas individuales sin residuos y ensamblajes de heteroestructura compleja utilizando exclusivamente interacciones vdW. En el estudio anterior, se realizaron caracterizaciones exhaustivas de la morfología de la superficie, la composición química y las propiedades eléctricas de las lascas de MoS2 libres de residuos22 22. Como se muestra en la Figura 7, se empleó HR-TEM para ex...

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Discusión

El aprovechamiento de las interacciones vdW y el control de la dirección de las fuerzas aplicadas en la interfaz vdW permite el ensamblaje de estructuras que van desde lascas individuales sin residuos hasta heteroestructuras. A diferencia de otros enfoques, este método elimina la necesidad de una infraestructura compleja, procesos de fabricación estrictos y variables experimentales como la exposición a polímeros, solventes o variaciones de temperatura23,24

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Divulgaciones

Los autores no tienen nada que revelar.

Agradecimientos

Esta investigación fue apoyada por la subvención de la Fundación Nacional de Investigación (NRF) de Corea financiada por el gobierno de Corea (el Ministerio de Ciencia y TIC) (RS-2022-NR070247 y RS-2023-00218908) y la subvención de colaboración en investigación GIST-MIT financiada por el GIST.

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Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
Microscopio de fuerza atómicaSistemas de parquesXE-100
Microscopio Raman confocalHoribaEvolución de LabRAM HR
Modo de contacto AFM tip NanosensoresPPP-CONTSCRPara la medición del modo de contacto, constante de resorte: 0.2 N / m
Cámara digitalSONYE3ISPM06300KPB
Cinta Kapton de doble caraDaehyun STST-930HPara fijar la cinta adhesiva de una cara al portaobjetos de vidrio
Cristal h-BNSemiconductores 2DBLK-hBNCrecimiento celular de yunque a alta presión
MoS2 cristalSemiconductores 2DBLK-MoS2-SYNCristal sintético, crecimiento de la zona de flujo
Sugerencia AFM en modo sin contactoNanosensoresPPP-NCHRPara nano exprimido, Alta constante de resorte: 42 N / m
Microscopio ópticoOLIMPOBX51
Sistema de plasma Femto CienciaLINDO-1MP/RPara el tratamiento con plasma de oxígeno
Cinta adhesiva de una caraNitto DenkoRevalpha RA-98LS(N)Cinta de alta rigidez
Limpiador ultrasónicoBranson5510E-DTH

Referencias

  1. Piacentini, A., et al. Stable Al2O3 encapsulation of MoS2-FETs enabled by CVD grown h-BN. Adv Electron Mater. 8 (9), 2200123(2022).
  2. Wu, Y., et al. scaled graphene transistors on diamond-like carbon. Nature. 472 (7341), 74-78 (2011).
  3. Zhang, S., et al. Memristors based on two-dimensional h-BN materials: synthesis, mechanism, optimization and application. NPJ 2D Mater Appl. 8 (1), 81(2024).
  4. Xia, F., Mueller, T., Lin, Y., Valdes-Garcia, A., Avouris, P. Ultrafast graphene photodetector. Nat Nanotechnol. 4 (12), 839-843 (2009).
  5. Lopez-Sanchez, O., Lembke, D., Kayci, M., Radenovic, A., Kis, A. Ultrasensitive photodetectors based on monolayer MoS2. Nat Nanotechnol. 8 (7), 497-501 (2013).
  6. Yan, Z., Liu, G., Khan, J. M., Balandin, A. A. Graphene quilts for thermal management of high-power GaN transistors. Nat Commun. 3 (1), 827(2012).
  7. Acerce, M., Voiry, D., Chhowalla, M. Metallic 1T phase MoS2 nanosheets as supercapacitor electrode materials. Nat Nanotechnol. 10 (4), 313-318 (2015).
  8. He, Q., et al. Fabrication of flexible MoS2 thin-film transistor arrays for practical gas-sensing applications. Small. 8 (19), 2994-2999 (2012).
  9. Geim, A. K., Grigorieva, I. Van der Waals heterostructures. Nature. 499 (7459), 419-425 (2013).
  10. Bellus, M. Z., et al. Type-I van der Waals heterostructure formed by MoS2 and ReS2 monolayers. Nanoscale Horiz. 2 (1), 31-36 (2017).
  11. Hong, X., et al. Ultrafast charge transfer in atomically thin MoS2/WS2 heterostructures. Nat Nanotechnol. 9 (9), 682-686 (2014).
  12. Yan, R., et al. Esaki diodes in van der Waals heterojunctions with broken-gap energy band alignment. Nano Lett. 15 (9), 5791-5798 (2015).
  13. Withers, F., et al. Light-emitting diodes by band-structure engineering in van der Waals heterostructures. Nat Mater. 14 (3), 301-306 (2015).
  14. Dong, W., Dai, Z., Liu, L., Zhang, Z. Toward clean 2D materials and devices: Recent progress in transfer and cleaning methods. Adv Mater. 36 (22), 2303014(2024).
  15. Liu, H., Zhao, J., Ly, T. H. Clean transfer of two-dimensional materials: A comprehensive review. ACS Nano. 18 (18), 11573-11597 (2024).
  16. Pettes, M. T., Jo, I., Yao, Z., Shi, L. Influence of polymeric residue on the thermal conductivity of suspended bilayer graphene. Nano Lett. 11 (3), 1195-1200 (2011).
  17. Mondal, A., et al. Low Ohmic contact resistance and high on/off ratio in transition metal dichalcogenides field-effect transistors via residue-free transfer. Nat Nanotechnol. 19 (1), 34-43 (2024).
  18. Wang, L., et al. One-dimensional electrical contact to a two-dimensional material. Science. 342 (6158), 614-617 (2013).
  19. Wen, S., et al. Contamination-free assembly of two-dimensional van der Waals heterostructures toward high-performance electronics and optoelectronics. Appl Mater Today. 43, 102657(2025).
  20. Pizzocchero, F., et al. The hot pick-up technique for batch assembly of van der Waals heterostructures. Nat Commun. 7 (1), 11894(2016).
  21. Wang, W., et al. Clean assembly of van der Waals heterostructures using silicon nitride membranes. Nat Electron. 6 (12), 981-990 (2023).
  22. Lee, M., et al. Residue-free fabrication of 2D materials using van der Waals interactions. Adv Mater. 37 (21), 2418669(2025).
  23. Lee, G. -H., et al. Flexible and transparent MoS2 field-effect transistors on hexagonal boron nitride-graphene heterostructures. ACS Nano. 7 (9), 7931-7936 (2013).
  24. Lee, G. -H., et al. Highly stable, dual-gated MoS2 transistors encapsulated by hexagonal boron nitride with gate-controllable contact, resistance, and threshold voltage. ACS Nano. 9 (7), 7019-7026 (2015).
  25. Rokni, H., Lu, W. Direct measurements of interfacial adhesion in 2D materials and van der Waals heterostructures in ambient air. Nat Commun. 11 (1), 5607(2020).
  26. Eda, G., et al. Photoluminescence from chemically exfoliated MoS2. Nano Lett. 11 (12), 5111-5116 (2011).
  27. Ma, Z., et al. Control of hexagonal boron nitride dielectric thickness by single-layer etching. J Mater Chem C. 7 (21), 6273-6278 (2019).
  28. Peimyoo, N., et al. Laser-writable high-k dielectric for van der Waals nanoelectronics. Sci Adv. 5 (1), eaau0906(2019).
  29. Liang, J., et al. Impact of post-lithography polymer residue on the electrical characteristics of MoS2 and WSe2 field effect transistors. Adv Mater Interfaces. 6 (3), 1801321(2019).
  30. Xiao, S., et al. Atomic-layer soft plasma etching of MoS2. Sci Rep. 6, 19945(2016).
  31. Koperski, M., Vaclavkova, D., Watanabe, K., Taniguchi, T., Novoselov, K. S., Potemski, M. Midgap radiative centers in carbon-enriched hexagonal boron nitride. Proc Natl Acad Sci. 117 (24), 13214-13219 (2020).
  32. Li, H., et al. From bulk to monolayer MoS2: Evolution of Raman scattering. Adv Funct Mater. 22 (7), 1385-1390 (2012).
  33. Bampoulis, P., Teernstra, V. J., Lohse, D., Zandvliet, H. J. W., Poelsema, B. Hydrophobic Ice Confined between Graphene and MoS2. J Phys Chem C. 120 (47), 27079-27084 (2016).
  34. Ghorbanfekr-Kalashami, H., Vasu, K. S., Nair, R. R., Peeters, F. M., Neek-Amal, M. Dependence of the shape of graphene nanobubbles on trapped substance. Nat Commun. 8 (1), 15844(2017).
  35. Haigh, S. J., et al. Cross-sectional imaging of individual layers and buried interfaces of graphene-based heterostructures and superlattices. Nat Mater. 11 (9), 764-767 (2012).
  36. Purdie, D. G., Pugno, N. M., Taniguchi, T., Watanabe, K., Ferrari, A. C., Lombardo, A. Cleaning interfaces in layered materials heterostructures. Nat Commun. 9 (1), 5387(2018).
  37. Rosenberger, M. R., et al. Nano-"Squeegee" for the creation of clean 2D material interfaces. ACS Appl Mater Interfaces. 10 (12), 10379-10387 (2018).
  38. Hanbicki, A. T., et al. Double indirect interlayer exciton in a MoSe2/WSe2 van der Waals heterostructure. ACS Nano. 12 (5), 4719-4726 (2018).
  39. Liu, Y., et al. Interlayer friction and superlubricity in single-crystalline contact enabled by two-dimensional flake-wrapped atomic force microscope tips. ACS Nano. 12 (8), 7638-7646 (2018).
  40. Li, H., et al. Superlubricity between MoS2 monolayers. Adv Mater. 29 (27), 1701474(2017).
  41. Tian, J., et al. Tribo-Induced interfacial material transfer of an atomic force microscopy probe assisting superlubricity in a WS2/graphene heterojunction. ACS Appl Mater Interfaces. 12 (3), 4031-4040 (2020).
  42. Liang, D., et al. First-principles study of superlubricity of two-dimensional graphene/WS2 heterostructures. Tribol Lett. 73 (1), 1-9 (2025).
  43. Li, H., et al. Superlubricity of molybdenum disulfide film. Surf Sci Technol. 1 (1), 27(2023).

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