Name: שיטות ניסיוניות מתקדמות לטמפרטורה נמוכה Magnetotransport מדידה של חומרים חדשים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-01-21T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 36 s
Description: למד שיטות מתקדמות למדידת תכונות מוליכות חשמלית בחומרים דו-ממדיים בטמפרטורות נמוכות ושדות מגנטיים גבוהים. השיטה מאפשרת חקר אינטראקציות אלקטרוניות במבנים הטרוגניים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

עבודה זו נתמכת על ידי המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה של משרד המסחר של ארצות הברית.

<ol><li>Doty, F. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Properties+of+CdZnTe+crystals+grown+by+a+high+pressure+Bridgman+method%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Vacuum+Science+%26+Technology+B%22%5BJournal%5D)">Properties of CdZnTe crystals grown by a high pressure Bridgman method.</a> Journal of Vacuum Science & Technology B. 10 (4), 1418-1422 (1992).</li>
<li>Ikesue, A., Kinoshita, T., Kamata, K., Yoshida, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+and+optical+properties+of+high-performance+polycrystalline+Nd-YAG+Ceramics+for+Solid-State+Lasers%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Ceramic+Society%22%5BJournal%5D)">Fabrication and optical properties of high-performance polycrystalline Nd-YAG Ceramics for Solid-State Lasers.</a> Journal of the American Ceramic Society. 78 (4), 1033-1040 (1995).</li>
<li>Elwell, D., Scheel, H. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aElwell%2C+D+%22Crystal+Growth+From+High-Temperature+Solutions%22">Crystal Growth From High-Temperature Solutions</a>. , Academic Press. London. (2011).</li>
<li>Doty, F. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Properties+of+CdZnTe+crystals+grown+by+a+high+pressure+Bridgman+method%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Vacuum+Science+%26+Technology+B%22%5BJournal%5D)">Properties of CdZnTe crystals grown by a high pressure Bridgman method.</a> Journal of Vacuum Science & Technology B. 10 (4), 1418-1422 (1992).</li>
<li>Ikesue, A., Kinoshita, T., Kamata, K., Yoshida, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+and+optical+properties+of+high-performance+polycrystalline+Nd-YAG+Ceramics+for+Solid-State+Lasers%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Ceramic+Society%22%5BJournal%5D)">Fabrication and optical properties of high-performance polycrystalline Nd-YAG Ceramics for Solid-State Lasers.</a> Journal of the American Ceramic Society. 78 (4), 1033-1040 (1995).</li>
<li>Elwell, D., Scheel, H. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aElwell%2C+D+%22Crystal+Growth+From+High-Temperature+Solutions%22">Crystal Growth From High-Temperature Solutions</a>. , Academic Press. London. (2011).</li>
<li>Therese, G. H. A., Kamath, P. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemical+Synthesis+of+Metal+Oxides+and+Hydroxides%5BTitle%5D)+AND+%22Chemistry+of+Materials%22%5BJournal%5D)">Electrochemical Synthesis of Metal Oxides and Hydroxides.</a> Chemistry of Materials. 12, 1195-1294 (2000).</li>
<li>Capper, P. Bulk Crystal Growth - Methods and Materials. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aCapper%2C+P+%22Handbook+of+Electronic+and+Photonic+Materials%22">Handbook of Electronic and Photonic Materials</a>. , Springer. New York. 231-254 (2007).</li>
<li>Seiler, D. G., Becker, W. M., Roth, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inversion-Asymmetry+Splitting+of+the+Conduction+Band+in+GaSb+from+Shubnikov-de+Haas+Measurements%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+B%22%5BJournal%5D)">Inversion-Asymmetry Splitting of the Conduction Band in GaSb from Shubnikov-de Haas Measurements.</a> Physical Review B. 1, 764-775 (1970).</li>
<li>Greenblatt, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molybdenum+Oxide+Bronzes+with+Quasi-Low-Dimensional+Properties%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Molybdenum Oxide Bronzes with Quasi-Low-Dimensional Properties.</a> Chemical Reviews. 88, 31-53 (1988).</li>
<li>Novoselov, K. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Two-dimensional+gas+of+massless+Dirac+fermions+in+graphene%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Two-dimensional gas of massless Dirac fermions in graphene.</a> Nature. 438, 197-200 (2005).</li>
<li>Wang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((One-Dimensional+Electrical+Contact+to+a+Two-Dimensional+Metal%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">One-Dimensional Electrical Contact to a Two-Dimensional Metal.</a> Science. 342, 614-617 (2013).</li>
<li>Giessibl, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advances+in+Atomic+Force+Microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Reviews+of+Modern+Physics%22%5BJournal%5D)">Advances in Atomic Force Microscopy.</a> Reviews of Modern Physics. 75, 949-983 (2003).</li>
<li>Smith, K. C. A., Oatley, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Scanning+Electron+Microscope+and+its+Fields+of+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22British+Journal+of+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">The Scanning Electron Microscope and its Fields of Applications.</a> British Journal of Applied Physics. 6, 391-399 (1955).</li>
<li>Geim, A. K., Grigorieva, I. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Van+der+Waals+heterostructures%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Van der Waals heterostructures.</a> Nature. 499, 419-425 (2013).</li>
</ol>

המחברים מצהירים שאין אינטרסים פיננסיים מתחרים. חומרים, מכשירים וציוד מסחריים מזוהים במאמר זה כדי לציין את הליך הניסוי באופן מלא ככל האפשר. בשום מקרה זיהוי כזה אינו מרמז על המלצה או אישור של המכון הלאומי לתקנים.

לאחר הרכישה של דגימות בתפזורת באיכות גבוהה, המתאפיינות על מנת להבטיח הרכב ומבנה מתאימים, דגימות בדוגמת לגיאומטריה מתוארת על ידי פילינג פתיתים של מדגם על סנטימטר 1 × 1 חתיכות של מצע סנטימטר. מצעים מורכבים של Si כבדות מסומם עמ &#39;מכוסים על ידי כ -300 ננומטר של SiO 2 הם העדיפו כפי שהם להגדיל את מרחב הפרמטר הניסיוני על ידי מתן אפשרות ליישום של שער אחורי. דגימות חייבות להיות דקות מספיק - פחות מ -10 ננומטר - כדי לייצר אפקט שדה מספיק כדי לכוון את הפוטנציאל הכימי בשלמות של ער...

המרדף של פלטפורמות חומרים לטכנולוגית אלקטרוניקה מתקדמת דורש שיטות לסינתזת חומרי תפוקה גבוהה ואפיון שלאחר מכן. חומרים חדשים של עניין במרדף זה יכול להיות מיוצרים בכמויות גדולות על ידי סינתזה ישירה תגובת 1,2, 3,4 צמיחה אלקטרוכימיים, ושיטות אחרות 5 באופנה מהירה יותר מאשר טכניקות מעורבות יותר גביש יחיד דקות בתצהיר סרט כגון epitaxy קרן מולקולרי או שיקוע כימי. השיטה המקובלת למדידת תכונות הובלת דגימות גביש בתפזורת היא לדבוק שבר בצורת מנסרה מלבני עם ממדים של כ 1 מ&quot;מ x 1 מ&quot;מ x 6 מ&quot;מ ולצרף חוט מוביל למדגם בתצורת בר הול 6. חומרים מסוימים מהווים אתגר בי שיטת התפזורת המסורתית בר אולם ייצור מכשיר אינה מספיקה כדי לייצר מכשיר למדידה למדידת תחבורת מדגם. זה יכול להיות להיותלגרום לגבישים מיוצרים הם קטנים מדי כדי לצרף חוטים להוביל ל, אפילו תחת מיקרוסקופ אופטי רב עוצמה, משום שעובי המדגם הרצוי הוא בסדר הגודל של אחד לרק כמה monolayers, או משום שאחד נועד למדוד ערימה של דו-ממדי שכבתיים חומרים בעובי של כמעט או תת-ננומטר. הקטגוריה הראשונה כוללת, לדוגמא nanowires והכנות מסוימות של תחמוצת מוליבדן ארד 7. הקטגוריה השנייה כוללת למאוד-כמה שכבות בודדות של חומרים דו-ממדיים כגון גרפן 8, TMDS (MOS 2, WTe 2, וכו &#39;), ומבודדי טופולוגי (Bi 2 Se 3, Bi x Sb 1-x טה 3 , וכו &#39;). הקטגוריה השלישית מורכבת מheterostructures שהוכן על ידי לערום שכבות בודדות של חומרים דו-ממדיים על ידי הרכבה ידנית באמצעות העברת שכבה, בעיקר ערימה התלה-שכבתית של hBN-גרפן-hBN 9. מחקר גישוש של דואר רומןחומרי lectronic דורשים שיטות נאותות לייצור מכשירים בדגימות קשה-מידה. לעתים קרובות, את המנה הראשונה של חומר חדש מסונתז על ידי תגובה ישירה או צמיחה אלקטרוכימיים מניבה גבישים יחידים קטנים מאוד עם ממדים על סדר הגודל של מיקרון. דגימות כאלה הוכיחו היסטוריים קשות מאוד לצרף מגעים מתכת ל, המחייב שיפור של פרמטרים צמיחת מדגם כדי להשיג גבישים גדולים יותר לייצור מכשיר תחבורה קל יותר, המציגים מכשול במחקר התפוקה גבוהה של חומרים חדשים. על מנת לאפשר אפיון מהיר של חומרים, שיטה של ​​ייצור מכשיר למדגמים קטנים מאוד כבר המציאה כדי לאפשר האפיון של חומרים חדשים בהקדם אצווה ראשוני הופק. וריאציה קלה של מתודולוגיה זו חלה על ייצור מכשירים באמצעות דגימות מודבק של חומרים דו-ממדיים כגון גרפן, hBN, וTMDS, כמו גם heterostructures רב-השכבתי של ma כזהterials. התקנים הם דבקו וחוט-ערובה לחבילה להכנסה לתוך מגנט מוליך מסחרי, מערכת הליום יבשה קרוב מחזור magnetotransport cryostat. מדידות תחבורה נלקחות בטמפרטורות עד 0.300 K ושדות מגנטיים עד 12 ט

<table><tbody><tr><td>Cryogenic Limited 12 T CFMS</td><td>Cryogen Limited</td><td>CFM-12T-H3- IVTI-25</td><td>מערכת מגנטוטרנספורט מותאמת אישית עם מגנט שדה מאופנן (שלב 4)</td></tr><tr><td>7270 DSP מגבר נעילה</td><td>שחזור אותות</td><td>7270</td><td>מגבר נעילה למדידות מקור/ניקוז ומתח (שלב 4)</td></tr> <tr><td>GS200 DC מקור מתח/זרם</td> מקור מתח <td>GS200</td><td>ליישום מתח שער (שלב 4)</td><td></td></tr><tr><td>מד מקור מערכת 2636B</td><td>Keithley</td><td>2636B</td><td>מד מקור למדידות מקור/ניקוז ומתח</td></tr><tr><td>DWL 2000 מחולל דפוסי לייזר</td><td>מכשירי היידלברג</td><td>DWL 2000</td><td>צור מסכת כרום לליתוגרפיה של מיקום המצע / דפוס תכונת יישור (שלב 1.3)</td></tr> <tr><td>Suss MicroTec MA6 / BA6 יישור מגעים</td><td>Suss</td><td>MA6</td><td>משמש לליתוגרפיה של דפוס תכונת מיקום/יישור מצע (שלב 1.4.12)</td></tr> <tr><td>מערכת ליתוגרפיה של קרן אלקטרונים לכתיבה ישירה JEOL</td><td></td><td>JBX 6300-FS&nbsp;</td><td>ביצוע ליתוגרפיה ברזולוציה גבוהה של התקנים</td></tr><tr><td>Discovery 550 מערכת מקרטעת</td><td>דנטון ואקום</td><td>דיסקברי 550</td><td>בצע התזה SiO2 (שלב 2.5)</td></tr><tr><td>מאייד קרן אלקטרונים Infinity 22</td><td>Denton Vacuum</td><td>Infinty 22</td><td>בצע תצהיר Cr/Au (שלבים 1.5 ו-3.7)</td></tr> <tr><td>Unaxis 790 תחריט יונים תגובתי</td><td>Unaxis</td><td>790</td><td>דגימת תחריט לתוך מבנה בר הול (שלב 3.4)</td></tr><tr><td>PMMA 495 A4</td><td>MicroChem</td><td>PMMA 495 A4</td><td>ציפוי פולימרי/מסכת קרן אלקטרונים לליטוגרפיה (שלב 3.5.1)</td></tr><tr><td>PMMA 950 A4</td><td>MicroChem</td><td>PMMA 950 A4</td><td>ציפוי פולימרי/מסכת קרן אלקטרונים לחיתוך דגימה וליתוגרפיה (שלבים 1.7.3, 3.3.1 ו-3.5.2)</td></tr><tr><td>S1813 חיובי לאור</td><td>MicroChem</td><td>S1813 G2</td><td>התנגדות חיובית לאור (שלב 1.4.8)</td></tr><tr><td>התנגדות LOR</td><td>MicroChem</td><td>LOR 3A</td><td>התנגדות הרמה (שלב 1.4.3)</td></tr><tr><td>1:3 MIBK:IPA PMMA מפתח</td><td>MicroChem</td><td>1:3 MIBK:IPA</td><td>PMMA DEVELOPER</td></tr><tr><td>MF-321 מפתח</td><td>MicroChem</td><td>MF-321</td><td>Novolac פתרון מפתח תואם פוטו-רזיסט חיובי (שלב 1.4.15)</td></tr><tr><td>Diglycididiyl Ether-terminated polydimethylsiloxane</td><td>Sigma Aldrich</td><td>SA 480282</td><td>לערימת חומרים בשכבות (שלב 2.6.1)</td></tr><tr><td>פוליפרופילן קרבונט</td><td>סיגמא Aldrich</td><td>SA 389021</td><td>לערימת חומרים בשכבות (שלב 2.6.2)</td></tr></tbody></table>

שיטות ניסיוניות מתקדמות לטמפרטורה נמוכה magnetotransport מדידה של חומרים חדשים

Advanced Experimental Methods for Low-temperature Magnetotransport Measurement of Novel Materials

חומרים אלקטרוניים חדשים מיוצרים לרוב לראשונה על ידי תהליכי סינתזה המניבים גבישים בתפזורת (בניגוד לסינתזה של סרט דק של גביש יחיד) לצורך מחקר חומרי מחקר. חומרים מסוימים מהווים אתגר שבו שיטת הייצור המסורתית של מכשיר בר הול בתפזורת אינה מספיקה כדי לייצר מכשיר מדיד למדידת הובלת דגימה, בעיקר מכיוון שגודל הגביש היחיד קטן מכדי לחבר מובילי חוט לדגימה בתצורת בר הול. זה יכול להיות, למשל, מכיוון שהאצווה הראשונה של חומר חדש המסונתז מניבה גבישים בודדים קטנים מאוד או מכיוון שרצוי פתיתים של דגימות של שכבה אחת עד מעט מאוד. על מנת לאפשר אפיון מהיר של חומרים שניתן לבצע במקביל לשיפורים במתודולוגיית הגידול שלהם, פותחה שיטה לייצור מכשירים לדגימות קטנות מאוד שתאפשר אפיון של חומרים חדשים מיד עם ייצור אצווה ראשונית. וריאציה קלה של מתודולוגיה זו ישימה לייצור מכשירים המשתמשים בדגימות פילינג של חומרים דו-ממדיים כגון גרפן, בורון ניטריד משושה (hBN) ודיכלקוגנידים של מתכות מעבר (TMDs), כמו גם מבנים הטרו-שכבתיים של חומרים כאלה. כאן אנו מציגים פרוטוקולים מפורטים לייצור מכשירים ניסיוניים של שברים ופתיתים של חומרים חדשים בגודל מיקרון על המצע ומדידה לאחר מכן במגנט מוליך-על מסחרי, מערכת הובלה מגנטית במחזור סגור של הליום יבש בטמפרטורות של עד 0.300 K ושדות מגנטיים עד 12 T.

איור 3 מראה מכשיר בר אולם אופייני דוגמת לצורך ניסוי magnetotransport הטמפרטורה נמוך. התמונה האופטית בדמות העליונה מציגה סרגל גראפן / hBN הול מפוברק-בהצלחה; התמונה התחתונה מראה סכמטי מכשיר עם מדינות הקצה לנדאואר-Büttiker שנובעות מהרמות (LLS) לנדאו, מנגנון תחבורה שיכול לשמש כדי לחשב את ערכיה של התנגדויות הול הבדידים, החקירה הניסויית של אשר תידון כ יישום נציג של הטכניקה הניסויית המפורטים במאמר זה. לעתים קרובות, ייצור של המבנה בר האולם...

אנו מתארים את המתודולוגיה של פילינג מכני ושקיעה של פתיתים של חומרים חדשים בגודל מיקרון על המצע, ייצור מבני מכשירים ניסיוניים לניסויי תחבורה, ומדידת המגנטוטרנספורט בקריוסטט מחזור סגור של הליום יבש בטמפרטורות של עד 0.300 K ושדות מגנטיים עד 12 T.

שיטות ניסיוניות מתקדמות לטמפרטורה נמוכה Magnetotransport מדידה של חומרים חדשים

Novel electronic materials are often produced for the first time by synthesis processes that yield bulk crystals (in contrast to single crystal thin film ...

המטרה הכוללת של פרוצדורה זו היא למדוד את המאפיינים החשמליים של גבישים בודדים של חומרים בעלי שכבה דקה אחת עם תכונות אלקטרוניות מעניינות. שיטה זו יכולה לסייע במתן מענה לשאלות מפתח בתחום הננו-אלקטרוניקה, כגון האופן שבו שכבות בודדות של חומרים שונים, המונחות זו על זו, מקיימות אינטראקציה אלקטרונית, ומהו ההתנהגות האלקטרונית הנובעת ממבנה ההטרו-מבנה שנוצר. היתרון המרכזי של טכניקה זו הוא שהיא מייצרת דגימות רב-שכבתיות באיכות גבוהה וללא פגמים למדידות הובלה.למרות ששיטה זו יכולה לספק תובנות לגבי גרפן, ניתן ליישמה גם על מערכות אחרות כגון dichalcogenides של מתכתי מעבר, מבודדים טופולוגיים וחומרים שכבתיים אחרים. הכנת התשתית מפורטת בפרוטוקול הטקסט. על הפתיתים להיות דגימה בנפח (bulk) באיכות גבוהה.בתחילה, יש לבצע קילוף של שבבי הדגימה. הכינו פיסות של סרט חיתוך לוופר סטנדרטי בגודל של סנטימטר אחד על שלושה, וחשפו סנטימטר רבוע של דבק על ידי קילוף נייר ההסרה. הצמידו את חלק הדבק אל דגימת הבסיס שעל העגלה.וודאו שרוב שטח הדבק מכוסה על ידי הדגימה. לאחר מכן, הצמידו את הסרט לצדו הדביק של פיסה נוספת והפרידו ביניהם. המשיכו לבצע זאת עד שפתיתי הדגימה המודבקים לסרט החיתוך (dicing tape) נראים שקופים.לאחר מכן, הצמידו את הסרט עם שבבי הדגימה אל פיסת תשתית מוכנה. קלפו את הסרט כך שהשבבים יישארו דבוקים לתשתית. בחנו את התשתית תחת מיקרוסקופ.סמנו את מיקומו של פתית (flake) מתאים על התשתית באמצעות סימני המיקום המודפסים עליה. המשיכו במדידת עובי הפתית באמצעות מיקרוסקופ כוח אטומי (atomic force microscope). העובי צריך להיות פחות מ-100 nanometers.באופן רשות, ניתן לשקיע סיליקון דו-חמצני בשיטת sputtering על הדגימה כדי ליצור מטריצה מבודדת ולהצמיד את הדגימה לתשתית. כדי לייצר הטרו-מבנים המורכבים ממספר פתיתים (flakes), הכינו ערימות של פתיתים. ראשית, הכינו חותמת מכנית שקופה מ-PDMS ו-PPC כפי שמתואר בפרוטוקול הטקסט.בשלב הבא, בעזרת מיקרו-פוזיציונר, מקמו את החותמת מעל השבב הראשון של החומר השכבתי במבנה ההטרוגנאי. לאחר מכן, כווננו את ציר Z כדי להפעיל לחץ עם החותמת על שבב הדגימה. שלב זה דורש סבלנות, דיוק ותשומת לב קפדנית לשינויים קלים בצבע של ה-PPC PDMS בעת מגעו עם שבבי הדגימה.בשלב הבא, חממו את הדגימה לטמפרטורה של כ-40 °C באמצעות מחמם התנגדות הממוקם מתחת לדגימה. פעולה זו מגבירה את המשיכה בין ה-PPC לבין הדגימה. לאחר חימום של שתי דקות, הרימו את החותמת באיטיות.יש להצמיד את פתית הדגימה ל-PPC. כעת, מקמו את החותמת המכנית, שעליה מודבקת פתית הדגימה, מעל הפתית הבאה של החומר השכבתי שיושתף בערימה. עקבו בקפידה אחר היישור והורידו את החותמת לאט עד שפתית הדגימה המודבקת תיגע בפתית הבאה.לאחר מכן, לחצו קלות על הדגימה. בשלב הבא, חממו שוב את הדגימה ל-40 °C למשך שתי דקות. לאחר מכן, הרימו את החותמת באיטיות, ופתית הדגימה הבא אמור להיות צמוד אליה, ובכך להיווצר ערימה.חזור על תהליך זה עד להשלמת ערימה בגודל הרצוי. כעת, העבר את ערימת ההטרומבנה למצע חדש על ידי לחיצה עדינה של הבול על פיסת המצע החדשה. לאחר מכן, חמם את הבול ואת המצע ל-100 °C למשך חמש דקות.בעודו בטמפרטורה של 100 °C, הרם לאט את החותמת והשאר את הערימה על התשתית. השלב הראשון של פרוטוקול זה כולל שימוש בתמונות של הדגימה בהגדלה של 20 X ו-100 X כדי להכין תכנון עבור הליתוגרפיה באלומה אלקטרונית. התוצאה היא תכנון של Hall bar בעל שישה הדקים.השלב הבא הוא יצירת תבנית של העיצוב ב-PMMA. ראשית, בצעו סיבוב (spin) של שכבת PMMA בעלת משקל מולקולרי של 950, 000 על גבי פרוסת סיליקון (wafer) של ארבעה אינץ' במהירות של 5, 000 RPM למשך שתי דקות. לאחר מכן, אפו את הפרוסה בטמפרטורה של 180 °C למשך שתי דקות.כעת, יש להמתין מספר דקות נוספות לקירור לפני השימוש. טענו את הדגימה למערכת הליתוגרפיה באלקטרוניקה (electron-beam lithography). בהתאם לפרוטוקולים הסטנדרטיים, הדפיסו את התבנית על גבי פרוסת הסיליקון המצופה ב-PMMA.לאחר מכן, תעצרו את הדגימה לצורת מזה (mesa) של סרגל הול (Hall bar). השתמשו במערכת תערוכה של יונים ריאקטיביים (RIE) כדי לתעצב את הדגימה לסרגל הול, באמצעות התבנית שהומסכה קודם לכן. עם סיום התערוכה, הסירו את ה-PMMA באמצעות אצטון, ולאחר מכן שטפו באיזופרופנול ולאחר מכן במים.להכנת מסכת הרזיסט של קרן האלקטרונים (e-beam resist mask), לצורך שיקוע מגעים מתכתיים, השתמשו בשתי שכבות של PMMA. מרחו את השכבה הראשונה באמצעות PMMA בעל משקל מולקולרי של 495,000, ואת השכבה השנייה באמצעות משקל מולקולרי של 950,000. לאחר מכן, השתמשו במערכת הליתוגרפיה בקרן אלקטרונים כפי שבוצע קודם לכן, כדי ליצור תבנית מגעים על גבי הפרוסה (wafer).השלבים האחרונים הם שיקוע של מתכת כרום-זהב על הדגימה באמצעות מאדה באלומה אלקטרונית (electron-beam evaporator), ולאחריו תהליך הסרה של השכבה המגביה (metal lift off). תהליכים אלו מתוארים בפירוט בפרוטוקול הטקסט. עבור ניסוי הטרנספורט המגנטי, הכין תחילה חבילת הולכה חשמלית עם הדגימה המיוצרת.בשלב הבא, הצמיד בחוזקה את החבילה לקצה הגשושית. לאחר מכן, חבר את כל מכשירי האבחון לגשושית. הדק את החיבורים לערוץ בקרת הטמפרטורה ולערוצי המדידה החשמלית.כעת, שחררו את לחץ האוויר מתא הפינוי (airlock) והכניסו את קצה הגשש, ונעלו אותו במקומו באמצעות תסמיך וטבעת איטום (o-ring). לאחר מכן, הגדירו את מדידות ההובלה בהתאם לסוג הגשש הספציפי. לאחר מכן, שאבו את האוויר ואת אדי המים מתא הפינוי למשך הזמן הדרוש באמצעות משאבת ואקום.סגרו את מחליף החומרים וסגרו את שסתומי תא הסריקה (airlock). כעת, פתחו את השסתומים המפרידים בין תא הסריקה למרחב המדידה. השלב הבא הוא להחדיר את נפח הגז הנדרש למרחב הגשש.כעת, כווננו את הטמפרטורות של ה-mini sorb וה-main sorb לפי הצורך. הורדו לאט את הגשש למרכז חלל המדידה. לאחר מכן, הגדירו למערכת להגיע לטמפרטורה קרובה לאפס קלווין, בהתאם לסוג הגשש.לאחר שהטמפרטורה ירדה, התחל בביצוע מדידות הובלה בטווח של טמפרטורות, שדות מגנטיים, מתחי שער וכדומה. התקן Hall bar תוכנן בגרפן המונח על בורון ניטריד משושה עבור ניסוי מגנטו-הובלה בטמפרטורה נמוכה, כפי שתואר. סכימה זו מציגה את מצבי החריטה של Landauer-Butikker הנובעים מרמות Landau.מצבי תכרסום אלו מספקים מנגנון הובלה לחישוב ערכי התנגדויות הול שנמדדו. הפרמטרים הניסיוניים כללו חשיפה של ההתקן לשדות מגנטיים בעוצמה של עד 12 Tesla, טמפרטורות נמוכות עד 0.3 Kelvin, ומתחי שער של עד 30 volts. המדרגות של התנגדות הול שנמדדה תואמות למילוי של רמות Landau.זוהי דוגמה מודלית של אפקט הול הקוונטי. בשש Tesla, נבחנו התנגדות הול וההתנגדות האורכית כפונקציות של מתח שער אחורי כדי לתאר את אפקט הול הקוונטי בגרפן. לאחר צפייה בסרטון זה, תרכשו הבנה טובה לגבי האופן שבו מייצרים דגימות רב-שכבתיות באיכות גבוהה וללא פגמים למדידות הולכה באמצעות קילוף דגימות, ערמה של פתיתים באמצעות מיקרו-ממקם ומיקרוסקופ, וכלי ננו-פבריקציה מתקדמים.בעת ביצוע פרוצדורה זו, חשוב לזכור לגלות סבלנות ודיוק. לאחר פיתוחן, טכניקות אלו סוללות את הדרך עבור חוקרים בתחום הננו-אלקטרוניקה לחקור התנהגויות קוונטיות חדשות במבני הטרו-גביש של גרפן וגרפן בורוניטריד.

advanced-experimental-methods-for-low-temperature-magnetotransport

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

המטרה הכללית של שיטה זו היא לקבוע את המבנה האלקטרוני האנרגיה נמוכה של מוצקים בטמפרטורות נמוכות במיוחד באמצעות ספקטרוסקופיה Photoemission angle-resolved עם קרינת סינכרוטרון.

Angle-resolved ספקטרוסקופיה Photoemission בטמפרטורות נמוכות במיוחד

ננו-מבנים של תחמוצת מספקים הזדמנויות חדשות למדע וטכנולוגיה.  ניתן לשלוט במוליכות הפנים בין LaAlO3 ל-SrTiO3 בדיוק כמעט אטומי באמצעות טכניקת מיקרוסקופ כוח אטומי מוליך.  הפרוטוקול ליצירה ומדידה של ננו-מבנים מוליכים בממשקי LaAlO3/SrTiO3 מודגם.

כתיבה ואפיון טמפרטורה הנמוכה של ננו Oxide

אנו מציגים את הסינתזה של tetracyanoethylene נדיום ferrimagnet מבוסס האורגני (V [TCNE] x, x ~ 2) באמצעות תצהיר נמוך אדים כימיים בטמפרטורה (CVD). מתכון מותאם זה מניב עלייה בטמפרטורת קירי מ 400 K ליותר מ 600 K ושיפור דרמטי בנכסי תהודה מגנטיים.

כימית החמקן הפקדת של מגנט אורגני, ונדיום Tetracyanoethylene

בידוד תופעות חשמליות ותרמיות על דפורמציה בסיוע חשמלי (EAD) הוא מאוד קשה באמצעות דגימות macroscopic. Metallic מדגם מיקרו ננו יחד עם נוהל בדיקה מותאמת אישית פותחו כדי להעריך את ההשפעה של הנוכחי להחיל על היווצרות ללא חימום ג 'אול ואבולוציה של נקעים על דגימות אלה.

שיטה חדשה עבור<em&gt; באתרו</em&gt; אפיון אלקטרומכני של דגימות ננומטריות

נדגים שיטה כל-אלקטרונית להתבונן תשלום ננו-נפתרה הדינמיקה של dopant אטומי סיליקון עם מיקרוסקופ מינהור סריקה.

כל-אלקטרונית ננו-נפתרה סריקה מינהור מיקרוסקופיה: הקלת החקירה של דינמיקה תשלום יחיד Dopant

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לתיאור חקירות באתרו לשעבר וב -באתרו של המרות מבניים במשקפיים מתכתי. אנחנו מועסקים שיטות אנליטיות מבוסס על הגרעין אשר לבדוק אינטראקציות hyperfine. נדגים את הישימות של מסות מוסבאואר, פיזור קדימה הגרעין של קרינה סינכרוטרון במהלך הניסויים מונחה-חום.

שיטות של באתרו לשעבר בחיי עיר חקירות של המרות מבניים: המקרה של התגבשות של משקפיים מתכתי

באמצעות זן uniaxial בשילוב עם ספין-מקוטב מיקרוסקופ מינהור סריקה, אנו לדמיין במבנם antiferromagnetic תחום של Fe1 + yטה, למתחם של האב מבוססות ברזל superconductors.

להמחיש Uniaxial-זן מניפולציה של תחומים Antiferromagnetic ב Fe1 +YTe באמצעות מקוטב-ספין סריקתה מיקרוסקופ מינהור

מיקרוסקופיית כוח מגנטי (MFM) משתמשת בגשושית מיקרוסקופיית כוח אטומי ממוגנטת אנכית למדידת טופוגרפיה של דגימות ועוצמת שדה מגנטי מקומי ברזולוציה ננומטרית. מיטוב הרזולוציה והרגישות המרחבית של MFM דורש איזון בין הקטנת גובה ההרמה לבין משרעת הנעה (תנודות) גוברת, ויתרונות מפעולה בתא כפפות אטמוספירה אינרטי.

אופטימיזציה של רזולוציה ורגישות מיקרוסקופית כוח מגנטי כדי להמחיש תחומים מגנטיים בקנה מידה ננומטרי

במאמר זה אנו מתארים מערך פינצטה מגנטית במהירות גבוהה המבצע מדידות ננו-מכניות על ביומולקולות רגישות לכוח בקצב מרבי של 1.2 קילוהרץ. אנו מציגים את היישום שלה על סיכות ראש DNA וקומפלקסים SNARE כמערכות מודל, אבל זה יהיה ישים גם על מולקולות אחרות המעורבות באירועים מכנוביולוגיים.

פינצטה מגנטית במהירות גבוהה למדידות ננומכניות על אלמנטים רגישים לכוח

סקרים מגנטיים Ex situ יכולים לספק ישירות מידע בתפזורת ומקומית על אלקטרודה מגנטית כדי לחשוף את מנגנון אחסון המטען שלה צעד אחר צעד. כאן, תהודה של ספין אלקטרונים (ESR) ורגישות מגנטית מודגמים כדי לפקח על הערכת מינים פאראמגנטיים וריכוזם במסגרת מתכתית-אורגנית פעילה חמצון-חיזור (MOF).

אפיון מגנטומטרי של מתווכים באלקטרוכימיה של מצב מוצק של מסגרות מתכת-אורגניות פעילות חמצון-חיזור

למד שיטות מתקדמות למדידת תכונות מוליכות חשמלית בחומרים דו-ממדיים בטמפרטורות נמוכות ושדות מגנטיים גבוהים. השיטה מאפשרת חקר אינטראקציות אלקטרוניות במבנים הטרוגניים.

שיטות ניסיוניות מתקדמות לטמפרטורה נמוכה Magnetotransport מדידה של חומרים חדשים

גלה סרטונים נוספים