Name: Metodi sperimentali avanzati per bassa temperatura magnetotrasporto Misura di nuovi materiali (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-01-21T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 36 s
Description: Scopri la misura del magnetotrasporto a bassa temperatura per materiali a strati singoli come grafene e dicalcogenuri. Questa tecnica consente di esplorare le proprietà elettroniche emergenti nelle eterostrutture.

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

Questo lavoro è supportato dal National Institute of Standards and Technology del Dipartimento del Commercio degli Stati Uniti.

<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>

Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari concorrenti. In questo documento vengono identificati i materiali, gli strumenti e le attrezzature commerciali per specificare la procedura sperimentale nel modo più completo possibile. In nessun caso tale identificazione implica una raccomandazione o un'approvazione da parte del National Institute of Standards.

Dopo l&#39;acquisizione di campioni alla rinfusa di alta qualità, caratterizzati per garantire la composizione e la struttura adeguata, i campioni sono modellati nella geometria rappresentata da esfoliante scaglie di campione sul 1 cm × 1 cm pezzi di substrato. Substrati composti fortemente drogata p-Si coperti da circa 300 nm di SiO 2 sono preferiti in quanto aumentano lo spazio dei parametri sperimentali permettendo l&#39;applicazione di un cancello posteriore. I campioni devono essere sufficientemente sott...

Il perseguimento di piattaforme materiali per la tecnologia elettronica avanzata richiede metodi per la sintesi di materiali high-throughput e la successiva caratterizzazione. Nuovi materiali di interesse in questa ricerca possono essere prodotti in massa per sintesi diretta reazione 1,2, 3,4 elettrochimica crescita, e altri metodi 5 in modo più rapido rispetto più coinvolti monocristallo sottili tecniche di deposizione di film come epitassia a fascio molecolare o deposizione di vapore chimico. Il metodo convenzionale per misurare le proprietà di trasporto di campioni di cristallo bulk è di scindere un frammento prismatica rettangolare con dimensioni di circa 1 mm x 1 mm x 6 mm e collegare filo conduce al campione in una configurazione padiglione 6 bar. Alcuni materiali pongono una sfida in cui la barra Sala metodo tradizionale di fabbricazione del dispositivo di massa è insufficiente a produrre un dispositivo per la misura misurabile trasporto del campione. Questo può essere esserecausano i cristalli prodotti sono troppo piccoli per collegare cavi a, anche sotto un microscopio ottico potente, perché lo spessore del campione desiderato è dell&#39;ordine di uno a pochi monostrati, o perché si mira a misurare una pila di strati bidimensionali materiali con spessori vicino o sub-nanometrica. La prima categoria è costituita, per esempio nanofili e talune preparazioni di ossido di molibdeno bronzi 7. La seconda categoria è composta da singole a molto-pochi strati di materiali bidimensionali, quali grafene 8, TMD (MoS 2, WTE 2, ecc), e isolanti topologici (Bi 2 SE 3, Bi x Sb 1-x Te 3 , ecc). La terza categoria è costituita da eterostrutture preparati impilando i singoli strati di materiali bidimensionali da assemblaggio manuale tramite bonifico strato, in particolare una pila trilayer di HBN-grafene-HBN 9. La ricerca esplorativa del romanzo emateriali lectronic esige metodi adeguati per la produzione di dispositivi difficili da misura campioni. Spesso, il primo lotto di un nuovo materiale sintetizzato per reazione diretta o crescita elettrochimica produce molto piccoli cristalli singoli di dimensioni dell&#39;ordine di micron dimensioni. Questi campioni hanno storicamente dimostrato enormemente difficile attribuire contatti metallici a, che richiede il miglioramento dei parametri di crescita di esempio per ottenere i cristalli più grandi per facilitare la fabbricazione dispositivo di trasporto, presentando un ostacolo nella ricerca high-throughput di nuovi materiali. Al fine di consentire una rapida caratterizzazione di materiali, un metodo di fabbricazione del dispositivo per campioni molto piccoli è stato studiato per permettere la caratterizzazione di nuovi materiali, non appena un batch preliminare è stato prodotto. Una leggera variazione di questa metodologia è applicabile alla produzione di dispositivi utilizzando campioni esfoliate di materiali bidimensionali come grafene, HBN e TMDs, nonché eterostrutture multistrato di tale mAteriali. I dispositivi sono rispettate e filo legati ad un pacchetto per l&#39;inserimento in un magnete superconduttore commerciale, primo ciclo di asciugatura sistema criostato magnetotrasporto elio. Misure di trasporto sono prese a temperature fino a 0,300 K e campi magnetici fino a 12 T.

<table><tbody><tr><td>Cryogenic Limited 12 T CFMS</td><td>Cryogen Limited</td><td>CFM-12T-H3- IVTI-25</td><td>Sistema di magnetotrasporto personalizzato con magnete di campo modulato (fase 4)</td></tr><tr><td>Amplificatore lock-in 7270 DSP</td><td>Recupero del segnale Amplificatore</td> lock-in <td>7270</td><td>per misure di sorgente/drain e tensione (fase 4)</td></tr><tr><td>Sorgente di tensione/corrente CC GS200</td><td>Yokogawa</td><td>GS200</td><td>Sorgente di tensione per applicazione di tensione di gate (fase 4)</td></tr><tr><td>2636B System Sourcemeter</td><td>Keithley</td><td>2636B</td><td>Sourcemeter per misure di sorgente/drain e tensione</td></tr><tr><td>DWL 2000 Laser Pattern Generator</td><td>Heidelberg Instruments</td><td>DWL 2000</td><td>Genera maschera cromata per la litografia del modello di posizione/allineamento del substrato (passaggio 1.3)</td></tr><tr><td>Suss MicroTec MA6/BA6 Contact Aligner</td><td>Suss</td><td>MA6</td><td>Utilizzato per la litografia della posizione/modello di allineamento del substrato (passaggio 1.4.12)</td></tr><tr><td>Sistema di litografia a fascio di elettroni a scrittura diretta</td><td>JEOL</td><td>JBX 6300-FS&nbsp;</td><td>Eseguire litografie ad alta risoluzione di dispositivi</td></tr><tr><td>Sistema di sputtering Discovery 550</td><td>Denton Vacuum</td><td>Discovery 550</td><td>Eseguire lo sputtering SiO2 (passaggio 2.5)</td></tr><tr><td>Infinity 22 Evaporatore a fascio di elettroni</td><td>Denton Vacuum</td><td>Infinty 22</td><td>Eseguire la deposizione di Cr/Au (passaggi 1.5 e 3.7)</td></tr><tr><td>Unaxis 790 Reactive Ion Etcher</td><td>Unaxis</td><td>Unaxis 790</td><td>Etch sample in Hall bar structure (step 3.4)</td></tr><tr><td>PMMA 495 A4</td><td>MicroChem</td><td>PMMA 495 A4</td><td>Maschera a fascio di elettroni/rivestimento in polimero per litografia (passaggio 3.5.1)</td></tr><tr><td>PMMA 950 A4</td><td>MicroChem</td><td>PMMA 950 A4</td><td>Maschera a fascio di polimeri/rivestimento in polimero per taglio di campioni e litografia (passaggi 1.7.3, 3.3.1 e 3.5.2)</td></tr><tr><td>Fotoresist positivo S1813</td><td>MicroChem</td><td>S1813 G2</td><td>Fotoresist positivo (passaggio 1.4.8)</td></tr><tr><td>LOR resist</td><td>MicroChem</td><td>LOR 3A</td><td>Lift off resist (passaggio 1.4.3)</td></tr><tr><td>1:3 MIBK:IPA PMMA sviluppatore</td><td>MicroChem</td><td>1:3 MIBK:IPA</td><td>PMMA sviluppatore</td></tr><tr><td>MF-321</td><td>MicroChem</td><td>MF-321</td><td>Novolac soluzione di sviluppo compatibile con fotoresist positivo (passaggio 1.4.15)</td></tr><tr><td>Polidimetilsilossano con terminazione con etere diglicidiil</td><td>Sigma</td><td>Aldrich SA 480282</td><td>Per l'impilamento di materiali stratificati (passaggio 2.6.1)</td></tr><tr><td>Carbonato di polipropilene</td><td>Sigma Aldrich</td><td>SA 389021</td><td>Per l'impilamento di materiali stratificati (passaggio 2.6.2)</td></tr></tbody></table>

metodi sperimentali avanzati per bassa temperatura magnetotrasporto misura di nuovi materiali

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

I nuovi materiali elettronici sono spesso prodotti per la prima volta da processi di sintesi che producono cristalli di massa (in contrasto con la sintesi di film sottili a cristallo singolo) ai fini della ricerca esplorativa sui materiali. Alcuni materiali rappresentano una sfida in cui il tradizionale metodo di fabbricazione di dispositivi a barra Hall sfusa è insufficiente per produrre un dispositivo misurabile per la misurazione del trasporto del campione, principalmente perché la dimensione del singolo cristallo è troppo piccola per collegare i conduttori al campione in una configurazione a barra Hall. Ciò può essere, ad esempio, dovuto al fatto che il primo lotto di un nuovo materiale sintetizzato produce cristalli singoli molto piccoli o perché si desiderano scaglie di campioni da uno a pochissimi monostrati. Al fine di consentire una rapida caratterizzazione dei materiali che può essere effettuata in parallelo con il miglioramento della loro metodologia di crescita, è stato ideato un metodo di fabbricazione di dispositivi per campioni molto piccoli per consentire la caratterizzazione di nuovi materiali non appena è stato prodotto un lotto preliminare. Una leggera variazione di questa metodologia è applicabile alla produzione di dispositivi che utilizzano campioni esfoliati di materiali bidimensionali come grafene, nitruro di boro esagonale (hBN) e dicalcogenuri di metalli di transizione (TMD), nonché eterostrutture multistrato di tali materiali. Qui presentiamo protocolli dettagliati per la fabbricazione di frammenti e scaglie di nuovi materiali con dimensioni micron su substrato e successiva misurazione in un magnete superconduttore commerciale, un sistema di magnetotrasporto a ciclo chiuso a ciclo chiuso di elio secco a temperature fino a 0,300 K e campi magnetici fino a 12 T.

La figura 3 mostra un dispositivo tipico bar Sala modellata ai fini di un esperimento bassa magnetotrasporto temperature. L&#39;immagine ottica nella figura in alto mostra una successo-fabbricato bar grafene / HBN Sala; l&#39;immagine inferiore mostra lo schema del dispositivo con gli stati di bordo Landauer-Büttiker che nascono dalle Landau livelli (LLS), un meccanismo di trasporto che può essere utilizzato per calcolare i valori delle resistenze di Hall quantizzati, l&...

Descriviamo la metodologia dell'esfoliazione meccanica e della deposizione di scaglie di nuovi materiali con dimensioni micron su substrato, la fabbricazione di strutture di dispositivi sperimentali per la sperimentazione del trasporto e la misurazione del magnetotrasporto in un criostato a ciclo chiuso di elio secco a temperature fino a 0,300 K e campi magnetici fino a 12 T.

Metodi sperimentali avanzati per bassa temperatura magnetotrasporto Misura di nuovi materiali

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

L'obiettivo generale di questa procedura è misurare le caratteristiche elettriche di cristalli singoli di materiali a film sottile monostrato con proprietà elettroniche interessanti. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande fondamentali nel campo della nanoelettronica, come ad esempio in che modo strati singoli di materiali diversi, sovrapposti l'uno sull'altro, interagiscono elettronicamente e quale sia il comportamento elettronico emergente della eterostruttura risultante. Il vantaggio principale di questa tecnica è che produce campioni multistrato di alta qualità e privi di difetti, adatti alle misurazioni di trasporto.Sebbene questo metodo possa fornire informazioni sul grafene, può essere applicato anche ad altri sistemi come i dicalcogenuri dei metalli di transizione, gli isolanti topologici e altri materiali a strati. La preparazione del substrato è descritta nel protocollo testuale. I frammenti dovrebbero essere un campione di alta qualità, di tipo bulk.Per iniziare, esfoliare i frammenti del campione. Preparare dei pezzi di nastro adesivo standard per il taglio di wafer di dimensioni uno per tre centimetri ed esporre un centimetro quadrato di adesivo staccando il foglio di protezione. Premere la parte adesiva contro il campione in massa sul vetrino.Assicurarsi che la maggior parte della superficie adesiva sia ricoperta dal campione. Quindi, premere il nastro sul lato adesivo di un altro pezzo e separarli. Ripetere questa operazione finché i frammenti di campione aderenti al nastro di dicing non appaiono trasparenti.Quindi, premere il nastro con i frammenti del campione contro un pezzo di substrato preparato. Staccare il nastro lasciando i frammenti aderenti al substrato. Esaminare il substrato al microscopio.Notare la posizione di un esfoliato adatto sul substrato utilizzando i segni posizionali riportati sul substrato. Procedere quindi misurando lo spessore dell'esfoliato mediante un microscopio a forza atomica. Lo spessore dovrebbe essere inferiore a 100 nanometri.Facoltativamente, depositare biossido di silicio mediante sputtering sul campione per creare una matrice isolante e fissare il campione al substrato. Per produrre eterostrutture composte da più frammenti, preparare pile di frammenti. Innanzitutto, realizzare un timbro meccanico trasparente in PDMS e PPC come descritto nel protocollo testuale.Successivamente, utilizzando un microposizionatore, posizionare il timbro sopra il primo cristallo del materiale stratificato nella pila dell'eterostruttura. Quindi, regolare l'asse Z per premere il timbro sul cristallo del campione. Questo passaggio richiede pazienza, precisione e attenzione scrupolosa ai lievi cambiamenti di colore del PDMS PPC mentre entra in contatto con i cristalli del campione.Successivamente, riscaldare il campione fino a circa 40 gradi Celsius utilizzando un riscaldatore a resistenza posizionato sotto il campione. Questo incrementa l'attrazione tra il PPC e il campione. Dopo due minuti di riscaldamento, sollevare lentamente il timbro.La lamella del campione deve essere attaccata al PPC. Posizionare ora il timbro meccanico con la lamella del campione attaccata sopra la successiva lamella di materiale stratificato da utilizzare nello stack. Osservare attentamente l'allineamento e abbassare lentamente il timbro finché la lamella attaccata entra in contatto con la successiva lamella.Quindi, premere leggermente il campione. Successivamente, riscaldare il campione a 40 gradi Celsius per due minuti nuovamente. Poi, sollevare lentamente il timbro e la successiva lamella del campione dovrebbe aderire, formando una pila.Ripetere questo processo fino al completamento della pila della dimensione desiderata. A questo punto, trasferire la pila dell'eterostruttura su un nuovo substrato premendo delicatamente il timbro sul nuovo pezzo di substrato. Successivamente, riscaldare il timbro e il substrato a 100 gradi Celsius per cinque minuti.Mentre è ancora a 100 gradi Celsius, sollevare lentamente il timbro lasciando il pacchetto sul substrato. Il primo passaggio di questo protocollo prevede l'utilizzo di immagini del campione a 20 X e 100 X di ingrandimento per preparare un disegno per la litografia a fascio di elettroni. Il risultato è un disegno di barra di Hall a sei terminali.Il passo successivo consiste nel realizzare il disegno nel PMMA. Innanzitutto, applicare per centrifugazione uno strato di PMMA con peso molecolare di 950.000 su una piastrina da quattro pollici a 5.000 giri al minuto per due minuti. Successivamente, cuocere la piastrina a 180 gradi Celsius per due minuti.E lasciarlo raffreddare ancora per alcuni minuti prima dell'uso. Ora, caricare il campione sul sistema di litografia a fascio di elettroni. E, seguendo protocolli standard, stampare il modello sul wafer rivestito di PMMA.Quindi, incidi il campione in una mesa a forma di barra di Hall. Utilizza un sistema di incisione a ioni reattivi per incidere il campione in una barra di Hall, usando il modello mascherato precedentemente. Al termine dell'incisione, rimuovi il PMMA con acetone, quindi sciacqua con isopropanolo seguito da acqua.Per preparare la maschera di resist elettronico per la deposizione dei contatti metallici, utilizzare due strati di PMMA. Realizzare il primo strato con PMMA avente un peso molecolare di 495.000 e il secondo strato con un peso molecolare di 950.000. Successivamente, utilizzare il sistema di litografia a fascio di elettroni come in precedenza per creare un pattern di contatti sul wafer.Gli ultimi passaggi consistono nel depositare sul campione un metallo di cromo e oro mediante un evaporatore a fascio di elettroni, seguito da un distacco del metallo. Questi processi sono descritti in dettaglio nel protocollo testuale. Per l'esperimento di magnetotrasporto, preparare innanzitutto un pacchetto per il trasporto elettrico con il campione realizzato.Successivamente, fissare saldamente il pacchetto alla punta della sonda. Poi, collegare tutti i dispositivi diagnostici alla sonda. Assicurare i collegamenti al canale di controllo della temperatura e ai canali di misurazione elettrica.Ora, sfiata l'airlock e inserisci la punta della sonda, fissandola in posizione con una morsetto e una guarnizione ad anello. Successivamente, imposta le misurazioni di trasporto in base al tipo specifico di sonda. Poi, aspira l'aria e il vapore acqueo presente nell'airlock per il tempo necessario utilizzando una pompa a vuoto.Chiudere lo scambiatore e le valvole dell'airlock. A questo punto, aprire le valvole che separano lo spazio dell'airlock dallo spazio di misurazione. Il passo successivo consiste nell'introdurre il volume richiesto di gas nello spazio della sonda.Ora, regolare le temperature del mini sorb e del sorb principale secondo necessità. Successivamente, abbassare lentamente la sonda al centro dello spazio di misurazione. Quindi, portare il sistema a temperature prossime allo zero Kelvin in base al tipo di sonda.Una volta che la temperatura è scesa, iniziare a effettuare misurazioni di trasporto a diverse temperature, campi magnetici, tensioni di gate e così via. Un dispositivo a barra di Hall è stato realizzato in grafene impilato su nitruro di boro esagonale per un esperimento di magnetotrasporto a bassa temperatura, come descritto. Questo schema mostra gli stati di incisione Landauer-Buttiker che derivano dai livelli di Landau.Questi stati di incisione forniscono un meccanismo di trasporto per calcolare i valori delle resistenze di Hall misurate. I parametri sperimentali includevano l'esposizione del dispositivo a campi magnetici fino a 12 Tesla, temperature fino a zero virgola tre Kelvin e tensioni di gate fino a 30 volt. I plateau della resistenza di Hall misurata corrispondono al riempimento dei livelli di Landau.Questo è un esempio modello dell'effetto Hall quantistico. A sei Tesla, la resistenza di Hall e la resistenza longitudinale sono state analizzate in funzione della tensione del gate posteriore per descrivere l'effetto Hall quantistico nel grafene. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come produrre campioni multistrato di alta qualità e privi di difetti per misure di trasporto, mediante esfoliazione del campione, sovrapposizione di lamelle tramite microposizionatore e microscopio, e l'uso di strumenti avanzati di nanofabbricazione.Nel tentativo di eseguire questa procedura, è importante ricordare di essere pazienti e precisi. Dopo il loro sviluppo, queste tecniche aprono la strada ai ricercatori nel campo della nanoelettronica per esplorare nuovi comportamenti quantistici nei grafene e nelle eterostrutture di grafene bar nitride.

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

Research

Ricerca

JoVE Journal

Engineering

Ingegneria

L'obiettivo generale di questo metodo è quello di determinare la bassa energia struttura elettronica dei solidi a ultra-bassa temperatura con angolo-Resolved spettroscopia di fotoemissione con radiazione di sincrotrone.

Angolo-spettroscopia di fotoemissione risolta A ultra-basse temperature

Le nanostrutture di ossido offrono nuove opportunità per la scienza e la tecnologia.  La conducibilità interfacciale tra LaAlO3 e SrTiO3 può essere controllata con precisione quasi atomica utilizzando una tecnica di microscopia a forza atomica conduttiva.  Viene dimostrato il protocollo per la creazione e la misurazione di nanostrutture conduttive alle interfacce LaAlO3/SrTiO3.

Scrittura e bassa temperatura Caratterizzazione di nanostrutture di ossido

Presentiamo la sintesi del ferrimagnete vanadio tetracyanoethylene base organica (V [TCNE] x, x ~ 2) mediante deposizione chimica in fase vapore a bassa temperatura (CVD). Questa ricetta ottimizzata produce un aumento della temperatura di Curie da 400 K a oltre 600 K e un notevole miglioramento in proprietà di risonanza magnetica.

Chemical Vapor Deposition di un magnete biologico, Vanadium Tetracyanoethylene

L'isolamento di effetti elettrici e termici sulla deformazione elettrica assistita (EAD) è molto difficile usando campioni macroscopici. Le micro- e nanostrutture del campione metallico insieme ad una procedura di prova personalizzata sono state sviluppate per valutare l'impatto della corrente applicata sulla formazione senza riscaldamento joule e l'evoluzione delle dislocazioni su questi campioni.

Un metodo novello per<em&gt; In Situ</em&gt; Caratterizzazione elettromeccanica dei campioni di nanoscala

Dimostriamo un metodo tutto-elettronico per osservare le dinamiche di nanosecondo-risolto carica degli atomi di drogante nel silicio con un microscopio a effetto tunnel.

Tutto-elettronico nanosecondo-risolto scansione microscopio a effetto tunnel: Agevolare le indagini di drogante singola carica dinamica

Qui, presentiamo un protocollo per descrivere le indagini ex situ ed in situ delle trasformazioni strutturali in vetri metallici. Abbiamo impiegato metodi analitici basati su nucleare che ispeziona interazioni hyperfine. Dimostriamo che l'applicabilità della spettrometria di Mössbauer e dispersione avanti nucleare di radiazione di sincrotrone durante gli esperimenti basati sulla temperatura.

Metodi di Ex Situ ed In Situ indagini sulle trasformazioni strutturali: il caso di cristallizzazione dei vetri metallici

Uso sforzo monoassiale combinato con microscopio a effetto tunnel polarizzata in spin scansione, abbiamo visualizzare e manipolare la struttura di dominio antiferromagnetico del Fe1 + yTe, il residuo del genitore di superconduttori a base di ferro.

Visualizing monoassiale-ceppo manipolazione dei domini antiferromagnetici in Fe1 +YTe utilizzando una scansione polarizzata in Spin Tunneling microscopio

La microscopia a forza magnetica (MFM) impiega una sonda di microscopia a forza atomica magnetizzata verticalmente per misurare la topografia del campione e l'intensità del campo magnetico locale con risoluzione su scala nanometrica. L'ottimizzazione della risoluzione spaziale e della sensibilità MFM richiede il bilanciamento dell'altezza di sollevamento decrescente con l'aumento dell'ampiezza dell'azionamento (oscillazione) e trae vantaggio dal funzionamento in un vano portaoggetti in...

Ottimizzazione della risoluzione e della sensibilità al microscopio a forza magnetica per visualizzare domini magnetici su scala nanometrica

Qui, descriviamo una configurazione di pinzette magnetiche ad alta velocità che esegue misurazioni nanomeccaniche su biomolecole sensibili alla forza alla velocità massima di 1,2 kHz. Presentiamo la sua applicazione a forcine di DNA e complessi SNARE come sistemi modello, ma sarà applicabile anche ad altre molecole coinvolte in eventi meccanobiologici.

Pinzette magnetiche ad alta velocità per misure nanomeccaniche su elementi sensibili alla forza

Le indagini magnetiche ex situ possono fornire direttamente informazioni di massa e locali su un elettrodo magnetico per rivelare il suo meccanismo di accumulo della carica passo dopo passo. Qui, la risonanza di spin elettronico (ESR) e la suscettibilità magnetica sono dimostrate per monitorare la valutazione delle specie paramagnetiche e la loro concentrazione in una struttura metallo-organica redox-attiva (MOF).

Caratterizzazione magnetometrica di intermedi nell'elettrochimica allo stato solido di strutture metallo-organiche redox-attive

Scopri la misura del magnetotrasporto a bassa temperatura per materiali a strati singoli come grafene e dicalcogenuri. Questa tecnica consente di esplorare le proprietà elettroniche emergenti nelle eterostrutture.

Metodi sperimentali avanzati per bassa temperatura magnetotrasporto Misura di nuovi materiali

Esplora altri video