Procedimiento de fabricación optimizado para dispositivos de superred de muaré basados en grafeno de alta calidad

Nuestra investigación se centra en las propiedades electrónicas cuánticas de los materiales bidimensionales y sus heteroestructuras, con el objetivo de descubrir e investigar nuevos fenómenos cuánticos y desarrollar nuevos dispositivos electrónicos. Fuimos pioneros en el campo de los giros por torsión, donde las propiedades de las heteroestructuras de los materiales bidimensionales cambian en función del ángulo entre las capas. El descubrimiento más impactante fue la superconectividad en la angiografía mágica.

Lograr un ángulo de torsión preciso sigue siendo un desafío debido al trastorno de deformación del calentador y la relajación de la red introducida durante el proceso de nanofabricación, lo que a menudo conduce a idear homogeneidad y limitar la reproducibilidad en todas las muestras. Este protocolo refleja nuestra experiencia en la optimización de cada paso de fabricación para mejorar la uniformidad y el rendimiento, lo que permite a más investigadores construir de manera confiable dispositivos de muaré de grafeno de alta calidad y acelerar el progreso en este campo.

[Narrador] Para comenzar, coloque una oblea de grafeno en la etapa de muestra de la configuración de transferencia, integrada con un láser súper continuo. Use mirar para hacer que la ventana de Inkscape sea semitransparente mientras flota sobre la ventana de la cámara. Utilice la función de dibujo de curvas BZA y líneas rectas en Inkscape para delinear el límite del grafeno y las líneas de corte por láser planificadas. Ahora encienda el láser y aumente la intensidad hasta que el punto del haz sea visible. Ajuste la etapa de muestra para alinear el punto del haz con el inicio de una línea de corte por láser planificada. A continuación, mueva la etapa de muestra para guiar el punto del haz a lo largo de la línea de corte por láser planificada. Después de poner a cero la intensidad del láser, inspeccione la línea de corte por láser. Repita los pasos hasta que todas las líneas planificadas estén cortadas con láser. Para recoger la escama hexagonal superior de nitrito de boro, ajuste la orientación de la escama hasta que el borde recto esté vertical y colocado en el lado derecho. Sujete suavemente la corredera de vidrio con el sello de PC y PDMS dentro del zócalo con un ángulo de inclinación hacia abajo de dos a tres grados. Deslice el zócalo hacia la izquierda con la bandeja deslizante hasta que el portaobjetos de vidrio se coloque sobre la oblea de muestra y, a continuación, bloquéelo manualmente en su lugar. Después de ajustar la temperatura de la platina de muestra a 50 grados centígrados, enganche la corredera de vidrio hacia abajo con el actuador de dirección Z. Enfoque el microscopio en la película de policarbonato e inspeccione la limpieza de la superficie. Mueva la escama hexagonal de nitruro de boro a la región limpia seleccionada y enganche la corredera más hacia abajo. Ahora enganche el sello en la oblea con una velocidad de cinco micrómetros por segundo, hasta que cubra completamente la escama hexagonal de nitruro de boro, luego ajuste la temperatura de la etapa de muestra a 80 grados Celsius. Después de que la temperatura de la etapa de muestra alcance los 80 grados Celsius, desenganche el sello con cinco micrómetros por segundo hasta que el frente de onda esté cerca del borde recto hexagonal de nitrito de boro, luego levante la escama con una velocidad reducida de dos micrómetros por segundo. Una vez recogido, aumente la velocidad a cinco micrómetros por segundo para separar la película de policarbonato de la oblea. Apague el calentador de escenario y abra el sistema de refrigeración por agua. Cuando la temperatura descienda por debajo de los 45 grados centígrados, cierre el sistema de refrigeración por agua. Desenganche la corredera de vidrio completamente hacia arriba a un milímetro por segundo. Coloque la oblea con el grafeno recién cortado con láser en la platina de muestra y localice el grafeno utilizando el objetivo 10X. Ajuste la orientación de las escamas para que las líneas de corte por láser sean paralelas al borde recto hexagonal de nitruro de boro. Delinee el límite del grafeno en Inkscape, incluidas las líneas de corte por láser. Ahora mueva la corredera de vidrio con la escama hexagonal superior de nitruro de boro a la posición preacoplada con el sello de PC y PDMS dos milímetros por encima de la oblea de grafeno. Alinee el borde recto de la escama con el centro de la línea de corte láser para que coincida con el nitruro de boro hexagonal con el dibujo de grafeno. Ajuste el microscopio para enfocar el grafeno y alinéelo con su dibujo de Inkscape. Luego concéntrese en la escama superior y mueva la diapositiva de vidrio en dirección XY para alinearla con su dibujo. Después de volver a enfocar en un plano focal ligeramente más alto que el grafeno precortado, enganche la corredera de vidrio hacia abajo a 0,1 milímetros por segundo hasta que la escama superior se enfoque. Vuelva a enfocarse en el grafeno y establezca la velocidad en cinco micrómetros por segundo. Enganche el sello lentamente hasta que la escama se vuelva más o menos visible mientras se asegura de que no entre en contacto con la oblea. Continúe enganchando el sello hacia abajo hasta que entre en contacto con la oblea. Enganche el sello a 0,5 micrómetros por segundo hasta que el frente de onda esté cerca del borde izquierdo de la escamas. Reduzca la velocidad 0,02 micrómetros por segundo y continúe el acoplamiento para entrar en contacto con la primera pieza de grafeno. Una vez que la escama cubra completamente la primera pieza de grafeno y esté fijada en el borde recto, detenga el enganche. Elimine la histéresis moviendo la platina hacia arriba a cinco micrómetros por segundo hasta que el frente de onda comience a retraerse. Establezca una velocidad de desacoplamiento de 0,02 micrómetros por segundo para recoger el grafeno suavemente. Cuando el frente de onda se aleje de la escamas, aumente la velocidad a cinco micrómetros por segundo para separar completamente el sello de la oblea. Ahora copie todo el dibujo de grafeno en Inkscape y gírelo por el ángulo de torsión deseado. Alinee la segunda pieza de grafeno del dibujo de copia con la primera pieza del dibujo original para maximizar la superposición. Gire la muestra en el ángulo de torsión deseado. Alinee el grafeno restante de la oblea con el dibujo copiado. Concéntrese en la escama hexagonal superior de nitruro de boro en la diapositiva de vidrio y alinéela con el dibujo. Después de alinear las escamas con los dibujos, repita los pasos demostrados para recoger el grafeno restante. Una vez recogido, examine la calidad de la pila superior bajo el microscopio. Coloque la oblea con la compuerta inferior sin burbujas previamente limpia en la platina de muestra. Delinee el límite de la puerta inferior con Inkscape. Alinee el dibujo de la pila superior con el de la puerta inferior para colocar el grafeno bicapa retorcido en el dedo de grafito. Ajuste la temperatura de la etapa de muestra a 160 grados Celsius para arrancar la película de policarbonato después de la encapsulación, luego cargue el portaobjetos de vidrio con la pila superior y muévalo a la posición preactivada. Alinee aproximadamente la puerta inferior y la pila superior con los dibujos. Concéntrese en la puerta inferior, luego eleve ligeramente el plano focal. Identifique otro plano focal medio entre la puerta inferior y la pila superior, luego establezca la velocidad en cinco micrómetros por segundo y enganche el sello hasta que la pila superior sea visible. Alinee ambos con los dibujos con precisión. Cuando la etapa de muestra esté por encima de los 150 grados Celsius, active el sello a cinco micrómetros por segundo hasta que el frente de onda esté cerca de la puerta inferior, luego reduzca la velocidad a 0,5 micrómetros por segundo. Enganche lentamente la pila superior en la puerta inferior. Una vez que el frente de onda pase por la pila superior, aumente la velocidad a cinco micrómetros por segundo para enganchar completamente el sello en la oblea, luego desenganche el sello a cinco micrómetros por segundo. Después de separar completamente el sello de la oblea, levante el sello hacia arriba durante tres segundos a cinco micrómetros por segundo. Comience a moverlo en las direcciones XY para arrancar la película de policarbonato. Desenganche completamente la corredera de vidrio a un milímetro por segundo y retírela del zócalo. Apague el calentador de escenario y active el sistema de refrigeración por agua. Una vez que la temperatura descienda a temperatura ambiente, retire la oblea e inspeccione con un microscopio óptico. Los ventiladores de tierra degenerados cuádruples emergieron tanto del punto de neutralidad de carga como de los huecos de la súper red en el dispositivo de grafeno bicapa retorcido de ángulo mágico de alta calidad, descomponiéndose en degeneraciones dobles o individuales en campos magnéticos más altos. Se identificaron ventiladores de tierra degenerados dobles rotos de simetría en estados de llenado a la mitad, lo que indica un comportamiento aislante correlacionado. La cúpula superconductora estaba ubicada debajo del abanico de tierra alrededor del estado de llenado a la mitad. Las mediciones de resistencia dependientes de la temperatura revelaron dos cúpulas superconductoras a ambos lados del estado de llenado medio, con una temperatura crítica máxima de aproximadamente 1,7 Kelvin. Entre los 14 dispositivos medidos, la temperatura crítica óptima alcanzó su punto máximo en un ángulo de torsión cercano a 1,08 grados, de acuerdo con las predicciones teóricas. Los dispositivos desordenados cerca del ángulo mágico exhibieron temperaturas críticas significativamente reducidas en comparación con los dispositivos de alta calidad, como se ve en sus perfiles de resistencia frente a la temperatura. Estas observaciones subrayan la importancia de optimizar el procedimiento de fabricación para lograr dispositivos de súper celosía de Moire basados en grafeno de alta calidad.