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Article de méthode

Fabrication sans résidus d’hétérostructures de van der Waals de matériaux bidimensionnels

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DOI :

10.3791/68540

⸱

18 juillet 2025

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

* These authors contributed equally

Dans cet article

Résumé

Cette étude présente une méthodologie de fabrication sans résidus pour produire des flocons uniques de matériaux bidimensionnels et les assembler en hétérostructures complexes en utilisant uniquement les interactions de van der Waals. Cette technique élimine le besoin de substances externes et de conditions expérimentales spécifiques, permettant des assemblages hétérostructurels complexes grâce à des processus d’empilement ascendants, descendants et modulaires.

Résumé

Dans ce travail, une méthodologie unique est présentée qui utilise les interactions de van der Waals (vdW) pour fabriquer des flocons uniques sans résidus de matériaux bidimensionnels (2D), qui sont ensuite assemblés en hétérostructures complexes. L’approche vise à s’assurer que les flocons sont exempts de tout résidu qui pourrait affecter leurs propriétés et leurs performances. Les résultats de la microscopie à force atomique et de la spectroscopie Raman confirment que les flocons de nitrure de bore hexagonaux (h-BN) et de disulfure de molybdène (MoS2) transférés présentent d’excellentes caractéristiques de planéité et d’absence de déformation, ce qui est crucial pour diverses applications en électronique et en optoélectronique. De plus, les processus de ramassage et de libération d’un flocon cible sont démontrés à l’aide d’un tampon sans résidus, contrôlé par le type de force appliquée à l’interface, qu’elle soit normale ou de cisaillement. En dirigeant soigneusement le mouvement du tampon sans résidus, l’assemblage réussi des hétérostructures h-BN/MoS2/h-BN est obtenu grâce à des processus d’empilement ascendants et descendants. De plus, des hétérostructures pré-assemblées ont été empilées de manière modulaire pour créer une hétérostructure plus complexe, mettant en valeur la polyvalence de la méthodologie proposée. Ce travail permet non seulement d’obtenir des flocons uniques sans résidus de matériaux 2D, mais ouvre également la voie à de meilleures techniques de fabrication dans les hétérostructures vdW.

Introduction

Le développement rapide des matériaux bidimensionnels (2D) a considérablement transformé de nombreux domaines de recherche, créant des opportunités sans précédent pour les dispositifs avancés. Les propriétés remarquables de ces matériaux, notamment la conductivité électrique, la résistance mécanique et la stabilité thermique exceptionnelles, en font des candidats idéaux pour des applications dans les dispositifs électroniques et optoélectroniques, les solutions de gestion thermique, les systèmes de stockage d’énergie et les capteurs 1,2,3,4,5,6,7,8 . De plus, la capacité de construire des hétérostructures de van der Waals (vdW) améliore leur fonctionnalité, permettant une ingénierie précise des structures de bande et des interactions intercouches 9,10,11,12,13. Cette capacité peut conduire à des propriétés de matériaux nouvelles ou améliorées adaptées à des applications spécifiques.

Cependant, la manipulation et la manipulation des matériaux 2D posent des défis considérables, notamment pour préserver leur qualité exceptionnelle lors du traitement. La contamination par des résidus provenant des techniques de fabrication conventionnelles peut compromettre considérablement l’intégrité des matériaux, ce qui nuit à leurs performances et à leur fiabilité dans les dispositifs14,15. L’utilisation de polymères dans la fabrication de matériaux 2D laisse souvent des résidus indésirables16,17. Pour résoudre ce problème, plusieurs chercheurs ont exploré des techniques de fabrication avancées et des processus de transfert propre pour améliorer la production de matériaux 2D de haute pureté. Wang et al. ont introduit une technique d’assemblage innovante qui exploite l’adhésion vdW pour obtenir des interfaces propres dans les hétérostructures graphène/nitrure de bore18. S’appuyant sur ce concept, Wen et al. ont récemment utilisé une technique de transfert à sec assisté par vdW en utilisant le h-BN comme couche intermédiaire, ce qui a permis le détachement net de flocons uniques en décollant latéralement la couche vdW19. Dans une technique antérieure notable, Pizzocchero et al. ont développé la technique de « ramassage à chaud » pour l’assemblage par lots d’hétérostructures, démontrant la production rapide et à haut rendement d’interfaces sans cloques par empilement à des températures élevées20. De plus, Wang et al. ont proposé une approche sans polymère utilisant des membranes flexibles en nitrure de silicium, ce qui permet un assemblage propre sous ultravide et à haute température21. Bien que des études antérieures aient mis au point d’excellentes méthodes, la capacité d’obtenir des flocons uniques sans résidus et de mettre en œuvre une méthode de traitement facile reste essentielle. Par conséquent, le développement de méthodes efficaces pour un traitement sans résidus est crucial pour maximiser le potentiel des matériaux 2D dans des applications pratiques.

Dans les travaux précédents de Lee et al., une nouvelle méthode de fabrication a été développée qui exploite les interactions vdW inhérentes entre les matériaux 2D pour obtenir des flocons uniques et assembler des hétérostructures sans utiliser de couches de support polymères22. Une caractérisation complète, y compris la microscopie à force atomique (AFM), la microscopie électronique à transmission à haute résolution (HR-TEM), la spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS) et les mesures électriques, a confirmé la nature sans résidus des flocons transférés et des hétérostructures résultantes. S’appuyant sur cette plate-forme de transfert sans résidus, le travail actuel fournit un guide détaillé et orienté protocole qui couvre l’ensemble du processus, de la configuration expérimentale à la technique d’assemblage élargie d’hétérostructures complexes. Plus précisément, la mise en place d’un système de transfert à sec, les stratégies de préparation des tampons et les procédures optimisées pour obtenir des flocons propres et minces de h-BN et de MoS2 sont détaillés. Ces matériaux sont largement utilisés en raison de leur forte adhérence vdW et de leurs propriétés électroniques avantageuses 13,23,24,25. De plus, des techniques systématiques de ramassage séquentiel et de libération sans résidus sont décrites, ainsi que diverses techniques d’assemblage d’hétérostructures telles que les processus d’empilement descendant, ascendant et modulaire.

L’article est organisé comme suit : les étapes 1 et 2 détaillent la conception du système de transfert à sec et la fabrication de deux types de tampons, qui comprennent un tampon de pré-exfoliation et un tampon de ruban. L’étape 3 décrit le processus de production de flocons sans résidus à l’aide de ces tampons. Les étapes 4 et 5 décrivent les procédures d’empilement vertical par tampon sans résidus, permettant la construction d’hétérostructures complexes. Enfin, l’étape 6 présente une technique de pressage de l’extrémité AFM pour éliminer sélectivement les ampoules interfaciales, améliorant ainsi la qualité interfaciale après l’assemblage. Dans l’ensemble, ces protocoles visent à fournir une méthodologie polyvalente et reproductible pour la fabrication d’hétérostructures 2D propres et de haute qualité.

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Protocole

Les détails des consommables et de l’équipement utilisés dans cette étude sont énumérés dans la table des matériaux.

1. Instrumentation pour la fabrication sans résidus

REMARQUE : La fabrication sans résidus de matériaux 2D est effectuée dans des conditions ambiantes à l’aide d’une configuration de transfert à sec personnalisée. L’installation comprend trois composants principaux : un microscope optique personnalisé, une platine d’échantillonnage sur l’axe XY et un manipulateur de tampon sur l’axe XYZ (Figure 1A). Ces composants sont installés sur une table anti-vibration pour minimiser les perturbations externes pendant le fonctionnement. La configuration est contrôlée manuellement.

  1. Microscope optique : Équipez le microscope optique commercial personnalisé d’objectifs à longue distance (5×, 10×, 20×, 50× et 100×) et d’un appareil photo numérique pour obtenir un grossissement approprié et un espace de traitement suffisant. Connectez l’appareil photo à l’ordinateur, en confirmant la compatibilité avec le logiciel de collecte de données.
  2. Platine d’échantillonnage sur l’axe XY : assemblez deux platines de translation linéaires pour faciliter les ajustements précis de la platine d’échantillonnage dans les directions X et Y. De plus, installez un support d’échantillon plat pour accueillir correctement l’échantillon au-dessus de la platine (Figure 1B).
  3. Manipulateur de tampon sur l’axe XYZ : Assemblez trois étages de translation linéaire avec une plaque de montage à angle droit pour construire un manipulateur sur l’axe XYZ avec des réglages précis. Ensuite, utilisez une plaque de montage à angle droit supplémentaire et une plaque magnétique pour fixer solidement un tampon à l’aide d’un aimant (Figure 1C).
    REMARQUE : Le manipulateur doit être installé suffisamment près de la platine d’échantillonnage pour fournir un accès adéquat au tampon. De plus, la platine de translation est capable de se déplacer de plus de 2 cm dans la direction de l’axe Z.

2. Préparation du tampon

REMARQUE : La taille du morceau de ruban utilisé pour créer les tampons n’affecte pas de manière significative le processus. De plus, il est recommandé de retirer le film de couverture immédiatement avant d’utiliser le tampon pour assurer une adhérence sûre.

  1. Préparez un tampon adhésif double face (tampon de pré-exfoliation).
    1. Découpez un morceau de ruban Kapton double face en une forme rectangulaire de 4 mm × 5 mm (Figure 2A).
    2. Fixez le morceau de ruban adhésif double face sur le bord central d’une lame de verre, puis retirez le film de recouvrement (Figure 2B).
  2. Préparez un tampon adhésif simple face (tampon adhésif).
    1. Coupez un morceau de ruban adhésif simple face en forme de losange, de chaque côté de 5 à 6 mm de longueur (figure 2C).
    2. Rendez-le identique au tampon adhésif double face décrit à l’étape 2.1.
    3. Fixez le morceau de ruban adhésif simple face avec la face adhésive vers le haut, en veillant à ce que le sommet étroit dépasse de 1 mm le bord de la lame de verre, sur le ruban double face (Figure 2D).
      REMARQUE : Étant donné que le ruban simple face s’étend au-delà du bord de la glissière de verre, un ruban à haute rigidité a été sélectionné pour minimiser la flexion lors de l’utilisation du tampon.
    4. Retirez le film de couverture pour exposer la surface adhésive du ruban adhésif simple face.

3. Fabrication d’une région sans résidus et d’un seul éclat

  1. Effectuez le processus de pré-exfoliation sur un cristal en vrac.
    1. Préparez un morceau de cristal en vrac à l’aide d’un coton-tige et d’une lame de rasoir.
    2. Fixez le cristal sur la surface adhésive du tampon de pré-exfoliation (Figure 3A). Ensuite, placez un autre tampon de pré-exfoliation sur le cristal pour créer une configuration sandwich.
      REMARQUE : Lors de l’utilisation de tampons de pré-exfoliation, il est crucial de s’assurer que toute la surface du cristal en vrac adhère uniformément au tampon, ce qui est crucial pour obtenir une surface large et plane après le processus d’exfoliation.
    3. Exfoliez doucement et répétez ce processus 3 à 5 fois jusqu’à l’obtention d’un cristal propre et uniforme d’une épaisseur submicronique (Figure 3B).
      REMARQUE : Le nombre d’itérations requises dans le processus d’exfoliation doit être répété jusqu’à ce qu’un cristal pré-exfolié suffisamment uniforme et mince soit obtenu. Ce processus détermine l’épaisseur et la qualité de la région sans résidus qui sera obtenue par la suite.
  2. Préparez un substrat propre de dioxyde de silicium/silicium (SiO2/Si).
    REMARQUE : Pour minimiser le risque de résidus externes, l’état du substrat nettoyé a été examiné à l’aide d’un microscope optique 100x avant utilisation. Pour l’identification visuelle de matériaux 2D minces, un SiO2 de 300 nm d’épaisseur est recommandé.
    1. Coupez la plaquette SiO2/Si de 300 nm d’épaisseur cultivée thermiquement en morceaux de 1 cm × 1 cm à l’aide d’un coupe-gaufrette.
    2. Immergez les substrats dans de l’acétone et du sonicate de haute pureté de qualité électronique pendant 2 min à l’aide d’un nettoyeur à ultrasons.
      REMARQUE : Le nettoyage par sonication à l’acétone est effectué à l’intérieur d’une hotte.
    3. Rincez les supports avec de l’eau déminéralisée ultra-pure.
    4. Séchez les supports à l’aide d’un coup d’azote, puis placez-les sur une plaque chauffante réglée au-dessus de 100 °C pendant au moins 5 min pour éviter les résidus de traçage de solvant.
    5. Effectuez un traitement au plasma d’oxygène avec un débit d’oxygène gazeux de 100 sccm, une pression de base de 1 × 10-2 Torr et une puissance de 100 W. Stabilisez le flux de gaz pendant 60 s, appliquez du plasma pendant 10 s, puis purgez pendant 20 s et évacuez pendant 20 s supplémentaires.
  3. Acquérez la région sans résidus (Vidéo 1).
    REMARQUE : La vidéo 1 montre l’acquisition d’une région exempte de résidus à partir de h-BN pré-exfolié. La figure 2E présente l’image d’exemple de l’instrument pour aider à comprendre le processus. La raison pour laquelle le morceau de ruban est fixé au bord central de la lame de verre est de minimiser les interférences entre l’étage d’échantillon et le manipulateur de tampon (distance ≈ 1 cm).
    1. Placez le cristal pré-exfolié sur la platine de l’échantillon.
      REMARQUE : Tous les échantillons chargés sur le porte-échantillon sont fixés avec un ruban adhésif double face.
    2. Fixez le tampon avec un angle d’inclinaison d’au moins 5° sur la plaque magnétique du manipulateur de tampon à l’aide d’un aimant. L’inclinaison du timbre est obtenue en utilisant la pile de glissières en verre comme support à l’arrière du timbre (figure 2E).
      REMARQUE : Cette inclinaison est constamment utilisée dans tous les processus impliquant le tampon de ruban.
    3. Alignez le tampon au-dessus du cristal pré-exfolié en ajustant l’étape de l’échantillon.
    4. Fixez le tampon adhésif sur la surface supérieure du cristal en ajustant le manipulateur de tampon dans la direction -Z (Figure 3C).
    5. Exfoliez doucement la fine région sans résidus en ajustant le manipulateur de tampon dans la direction +Z (Figure 3D).
      REMARQUE : Lors de l’exfoliation de la région sans résidus, le déplacement simultané de l’étage de l’échantillon dans la direction +X permet d’obtenir des performances de traitement plus stables en réduisant la tension appliquée au matériau exfoliant, ce qui facilite l’obtention d’une plus grande région sans résidus. De plus, seules les zones qui ne sont pas en contact avec le ruban sont considérées comme des régions exemptes de résidus.
  4. Obtenez des flocons simples sans résidus et un tampon sans résidus (Vidéo 2 et Vidéo 3).
    REMARQUE : Les vidéos 2 et 3 montrent le processus d’obtention de flocons simples sans résidus de h-BN et de MoS2, respectivement.
    1. Placez un substrat nettoyé sur la platine d’échantillon.
    2. Collez fermement la zone exempte de résidus sur le substrat en ajustant le manipulateur de tampon dans la direction -Z (Figure 3E).
    3. Exfoliez le flocon unique en ajustant le manipulateur de tampon dans la direction +Z (Figure 3F).
      REMARQUE : Le flocon est exfolié par les interactions vdW avec le substrat. De la même manière que pour obtenir la région exempte de résidus décrite à l’étape 3.3.5, il est avantageux de déplacer simultanément l’étage de l’échantillon dans la direction +X pour faciliter le délaminage de la paillette sans résidus. Une région sans résidus peut être utilisée pour obtenir des flocons uniques à plusieurs reprises. De plus, la zone sans résidus restante sert de tampon sans résidus utilisé pour la manipulation des flocons.

4. Principes de manipulation des paillettes cibles : processus de ramassage et de libération

  1. Ramassez l’éclat cible à l’aide du tampon sans résidus.
    1. Alignez le tampon sans résidus avec le flocon cible en ajustant le manipulateur de tampon.
    2. Touchez une partie de la paillette cible avec le tampon sans résidus en déplaçant le manipulateur de tampon dans la direction -Z (Figure 4A).
    3. Soulevez l’éclat cible avec le tampon sans résidus en ajustant soigneusement le tampon dans la direction +Z (Figure 4B).
      REMARQUE : L’énergie d’adhérence vdW entre les matériaux 2D est supérieure à celle entre le SiO2 et les matériaux 2D, ce qui permet le processus de ramassage.
  2. Relâchez l’éclat cible sur un substrat.
    1. Placez un substrat nettoyé sur la platine de l’échantillon.
    2. Alignez le flocon ramassé sur la position cible en ajustant le manipulateur de tampon.
    3. Contactez fermement toute la surface de l’écaille cible avec le substrat en ajustant le manipulateur de tampon dans la direction -Z (Figure 4C).
      REMARQUE : Assurez-vous qu’un contact suffisant est établi avec la zone exempte de résidus du tampon, tandis que la zone du ruban reste intacte pour éviter la formation de résidus inutiles.
    4. Posez le flocon cible à partir du tampon sans résidus en ajustant le manipulateur de tampon dans la direction +X (Figure 4D).
      REMARQUE : Le processus de libération utilise un mouvement dans la direction -X pour appliquer une force de cisaillement à l’interface vdW entre les matériaux 2D, ce qui entraîne une superlubrification. De plus, le déplacement simultané de l’étage d’échantillonnage dans la direction -X facilite l’exécution du processus de relâchement.

5. Fabrication d’assemblages d’hétérostructures vdW sans résidus

REMARQUE : Tous les processus de ramassage et de libération sont effectués comme décrit à la section 4 à l’aide du tampon sans résidus MoS2 . Des cristaux synthétiques MoS2 (croissance de la zone de flux) et des cristaux h-BN (croissance cellulaire d’enclume à haute pression) sont utilisés.

  1. Effectuez l’étape 3 pour obtenir les flocons individuels requis de MoS2 et h-BN, ainsi que le tampon sans résidus.
    REMARQUE : Tous les flocons simples sont intentionnellement positionnés près du substrat pour la visualisation dans la vidéo 4.
  2. Assemblez l’hétérostructure h-BN/MoS2/h-BN par un processus d’empilement ascendant, appelé hétéro A (vidéo 4).
    1. Ramassez le flocon MoS2 avec le tampon sans résidus MoS2 .
      REMARQUE : L’énergie d’adhérence vdW entre les matériaux 2D est supérieure à celle entre SiO2 et les matériaux 2D, ce qui permet de combiner avec succès le flocon cible et le tampon sans résidu avec n’importe quel appariement de h-BN et MoS2.
    2. Relâchez-le sur le flocon h-BN, assemblant ainsi la structure MoS2/h-BN.
      REMARQUE : Si une partie de la couche supérieure est en contact avec le substrat SiO2 lors de l’assemblage, un déclenchement plus stable peut être obtenu. À l’inverse, si la couche supérieure ne peut pas entrer en contact avec le substrat, un pouvoir superlubrifiant peut également se produire entre les couches supérieure et inférieure. Dans ce contexte, il est essentiel de minimiser la zone de chevauchement entre le tampon sans résidus et l’éclat cible pendant le processus de ramassage pour assurer une libération efficace.
    3. Prenez un autre flocon h-BN et relâchez-le sur la structure MoS2/h-BN (Figure 5).
  3. Assemblez l’hétérostructure h-BN/MoS2/h-BN par un processus d’empilement descendant, appelé hétéro B (Vidéo 5).
    1. Ramassez le flocon h-BN à l’aide du tampon sans résidus MoS2 .
    2. Utilisez le flocon h-BN ramassé pour couvrir le flocon MoS2 , puis ramassez le flocon MoS2 avec le flocon h-BN déjà ramassé, formant une structure h-BN/MoS2 .
    3. Relâchez la structure combinée sur un autre flocon h-BN (Figure 6).
      REMARQUE : Pour faciliter le processus d’empilage modulaire ultérieur, une couche de l’hétérostructure a été intentionnellement conçue pour avoir une surface suffisamment grande pour le processus de ramassage.
  4. Assemblez l’hétéro A et l’hétéro B en une hétérostructure à six couches grâce à un processus d’empilement modulaire (Vidéo 6).
    1. Prélevez l’intégralité de l’Hetero B à l’aide du tampon sans résidus.
    2. Relâchez l’hétéro B sur l’hétéro A.
      REMARQUE : La combinaison de deux hétérostructures entraîne un démontage dû au contact l’une avec l’autre. Par conséquent, il est recommandé d’effectuer le processus de libération en une seule tentative. De plus, le déplacement de l’étage d’échantillonnage dans la direction -X améliore les performances du processus d’empilage modulaire.

6. Technique de compression de la pointe AFM

REMARQUE : Cette technique est un processus facultatif conçu pour améliorer l’assemblage et sert de méthode de post-traitement pour éliminer les cloques ou la contamination formées à l’hétérointerface.

  1. Équipez une pointe en silicone d’une constante de ressort élevée.
    REMARQUE : L’embout sans contact est bien adapté au processus de pressage.
  2. Chargez l’échantillon sur la platine AFM.
  3. Réglez une force appliquée appropriée à une fréquence de balayage de 1 Hz et un gain d’asservissement Z de 1. Il est recommandé d’augmenter progressivement la force, en commençant par une valeur faible (par exemple, entre 5 nN et 2000 nN).
  4. Augmentez progressivement la force appliquée de 30 nN à 1000 nN pendant le processus de compression. Ajustez la plage de balayage pour couvrir l’ensemble de l’hétérointerface, en s’étendant jusqu’aux bords de chaque flocon, afin d’assurer l’élimination complète des cloques.
    REMARQUE : La force optimale pour le processus de compression varie en fonction de l’épaisseur de l’échantillon et de l’état de l’interface.

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Résultats

Le protocole décrit dans le présent document permet de fabriquer des flocons uniques sans résidus et des assemblages hétérostructurels complexes en utilisant exclusivement des interactions vdW. Dans l’étude précédente, des caractérisations complètes de la morphologie de surface, de la composition chimique et des propriétés électriques des flocons de MoS2 sans résidus ont été effectuées22. Comme le montre la figure 7, le HR-T...

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Discussion

L’exploitation des interactions vdW et le contrôle de la direction des forces appliquées à l’interface vdW permettent l’assemblage de structures allant des flocons simples sans résidus aux hétérostructures. Contrairement à d’autres approches, cette méthode élimine le besoin d’une infrastructure complexe, de processus de fabrication rigoureux et de variables expérimentales telles que l’exposition aux polymères, aux solvants ou aux variations de température23,24

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Déclarations de divulgation

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Remerciements

Cette recherche a été soutenue par la subvention de la Fondation nationale de la recherche (NRF) de Corée financée par le gouvernement coréen (le ministère des Sciences et des TIC) (RS-2022-NR070247 et RS-2023-00218908) et la subvention de collaboration de recherche GIST-MIT financée par le GIST.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Microscope à force atomiqueSystèmes de parcXE-100
Microscope Raman confocalHoribaÉvolution de LabRAM HR
Mode contact AFM tip  ;NanocapteursPPP-CONTSCRPour la mesure en mode contact, constante de ressort : 0,2 N/m  ;
Appareil photo numériqueSONYE3ISPM06300KPB
Ruban Kapton double faceDaehyun STST-930HPour fixer le ruban adhésif simple face à la glissière de verre
Cristal h-BNSemi-conducteurs 2DBLK-hBNCroissance cellulaire de l’enclume à haute pression
MoS2 cristalSemi-conducteurs 2DBLK-MoS2-SYNCristal synthétique, croissance de la zone de flux
Pointe AFM en mode sans contact  ;NanocapteursPPP-NCHRPour la nano-compression, constante de ressort élevée : 42 N/m
Microscope optiqueOLYMPEBX51
Système plasma  ;Femto ScienceMIGNON-1MP/RPour le traitement au plasma d’oxygène
Ruban adhésif simple faceNitto DenkoRevalpha RA-98LS(N)Ruban à haute rigidité
Nettoyeur à ultrasonsBranson5510E-DTH

Références

  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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