Method Article

大型単層長方形 SnSe フレークの大気圧作製

DOI:

10.3791/57023

⸱

March 21st, 2018

 ,  ,  , 
1SZU-NUS Collaborative Innovation Center for Optoelectronic Science & Technology, Key Laboratory of Optoelectronic Devices and Systems of Ministry of Education and Guangdong Province, College of Optoelectronic Engineering, Shenzhen University, 2Department of Physics, National University of Singapore, 3NUS Graduate School for Integrative Sciences and Engineering, Centre for Life Sciences, 4Centre for Advanced 2D Materials and Graphene Research Centre, National University of Singapore

In This Article

Summary

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プロトコルは、大型シングル層長方形の形をした SnSe は大気圧石英チューブ炉システムのフレーク低コスト SiO2/Si 誘電体基板上に成長する 2 段階製造技術が実証されます。

Abstract

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錫セレン (SnSe) は phosphorene のような座屈構造を持つ層状金属カルコゲナイド系材料の家族に属し、二次元ナノ電子デバイスでアプリケーションの可能性を示しています。SnSe ナノ結晶を合成する多くの方法が開発されているが大きな課題のまま大型単層 SnSe フレークを製造するための簡単な方法。ここで、実験を直接大型シングル層長方形 SnSe 絶縁基板の大気圧石英管で簡単な 2 段階製造方法を使用して、一般的に使用される SiO2/Si のフレークを成長させる方法を紹介します。炉システム。~6.8 Å の平均厚さの単層長方形 SnSe フレークし、トランスポート蒸着法と窒素エッチング ルートの組み合わせにより約 30 μ m × 50 μ m の横方向の寸法を作製しました。我々 の形態、組織、および長方形の SnSe フレークの電気的特性を特徴し、優れた結晶性と良好な電子特性を得られます。2 段階の作製方法についてのこの記事は、成長同様二次元、大型、シングル層材料を大気圧システムを使用して他の研究者を助けることができます。

Introduction

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近年、一括対応1以上優れた電気的、光学的、および機械的特性を持つ 2 D 素材の可能性があるため、グラフェンの分離を成功させる以来花が咲いた 2 次元 (2 D) 材料の研究,2,3,4,5. 2 D 素材表示有望なアプリケーションで光と電子機器6、7触媒、水8,9, 表面増強ラマン散乱検出10 ,11等2 D 材に剥離することができます積層材料の大家族を明らかに至る半金属のグラフェン半導体遷移金属ダイカルコゲナイド (TMDs の偉大な多様性) と黒のリン (BP)、絶縁六方晶窒化ホウ素 (H-BN)。これらの材料とヘテロ構造近年、よく研究されているし、多くの新しいプロパティとアプリケーションの12

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Protocol

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注意: いくつかの化学薬品やガスを使った作品、毒性、発癌性、可燃性、爆発です。工学的制御 (ドラフト) と個人用保護具 (保護メガネ、プロの防護マスク、手袋、白衣、完全な長さの使用を含む蒸着トランスポートを実行するときにすべての適切な安全対策を使用してください。パンツ、および閉鎖つま先の靴)。

1. 自動調整機能温度コント ローラーのパラメーター

注: SnSe フレークの合成前に炉の暖房システムの製造元のマニュアルに従って校正する必要があります。

  1. ターゲット温度として最も一般的に使用される温度の 80% を設定します。ここでは、560 oC 1 時間を設定し、炉を実行します。
  2. 温度が 560 oC に近づくとき、1 の主な 2 s、パラメーター「HAL」がポップアップ表示されるに注意してください"設定"を押します「設定」キーを押して次パラメーターを行く s。
  3. 「セット」キーを押し続けてください。後「続き = 3"が表示されたら、それは 2 としてセット。システムが起動、Int、プロ、Lt、値を動作するように自動調整機能とシステムが 3 に進みます。再自動調整が必要な場合は、2 として設定します。

2. 石英管、セラミック ボートの前処理

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Results

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実験装置、光学センサー画像、原子間力顕微鏡 (AFM) 画像は、走査型電子顕微鏡 (SEM) 像、捏造 SnSe フレークの透過電子顕微鏡 (TEM) 像の回路図は図 1に示す図 2、および図 3。光の画像は、従来の光学顕微鏡によって実行されます。接眼レンズが 10 倍、対物レンズは 20 X、50 X、100 X。露出時間約 0.3 秒です。得られた光学画像の解像度は 1, 376 × 1, 038 です。スキャン サイズは縦横比 1 の 30 μ m です。X および Y のオフセットと角度は 0 として設定されます。スキャン速度の値は、512 サンプル/ライン 3.92 Hz です。比例ゲイン、積分ゲインは、それぞれ 5.000, 1.000 として設定されます。振幅、駆動周波数と振幅 208.9 として設定 mV、1400.789 KHz、85.14 mV、それぞれ。30 で作動させる電.......

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Discussion

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ここでは、蒸気輸送法と窒素の大気圧におけるエッチング技術の組み合わせが最初に報じた。このプロトコルでは、重要なステップは、単層 SnSe フレークの製造のセクションです。

バルク サンプルは、高品質の単層サンプルを形成するエッチングすることができます、バルク試料の厚さを均一にする必要があります、バルク サンプルの分解温度はエッチング温度よりも高くする必要があります。結果のサンプルは、完全にエッチングされているほとんどのバルク サンプルのための低カバレッジ密度を有する。

走査トンネル顕微鏡 (STM) の申込は、単層試料の適用範囲密度十分ではないです。ただし、光電子デバイスのアプリケーションの適用範囲密度は満足です。小説 2 D グループ IV モノカルコゲナイドの材料に対する興味の最近の増加されており、この単純な 2 段階の作製に拡張することができます、他の大型高-品質の準備で他の人の参考になることと思います極薄の 2 D 素材。

長期的な安定性、x 線回折分析、および .......

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Disclosures

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何を開示する必要があります。

Acknowledgements

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この研究は中国の若い科学者、国家自然科学基金、中国の (許可番号 51472164)、A のために 1,000 の才能プログラム支えられた * スター ファロス プログラム (グラント号 152 70 00014)、高度な 2 D の NUS センターからの支援施設材料。

....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
SnSe粉末Sigma-Aldrich1315-06-6(99.999%)有毒で発がん性
のあるArガス爆発性
H2ガス、爆発性
SiO2/Siウェーハ300nm厚SiO2、高濃度ドープSi
トンSigma-Aldrich67-64-1毒性、可燃性
イソプロパノールシグマ-アルドリッチ67-63-0可燃性
石英管東京石英会社、中国
セラミックボート東京石英会社、中国
光学顕微鏡オリンパス、BX51
原子間力顕微鏡ブルプローブタイプとScanAsyst-air
スキャンを使用電子顕微鏡JEOL JSM-6700F
透過型電子顕微鏡FEI タイタン
管状炉MTI株式会社
可燃性アセカーFastScan-A

References

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  1. Geim, A. K., Novoselo, K. S. The Rise of Graphene. Nature Mater. 6, 183-191 (2007).
  2. Chhowalla, M., Shin, H. S., Eda, G., Li, L. -J., Loh, K. P., Zhang, H. The Chemistry of Two-Dimensional Layered Transition Metal Dichalcogenide Nanosheets. Nat. Chem. 5, 263-275 (2013).
  3. Zhang, W., Wang, Q., Chen, Y., Wang, Z., Wee, A. T. S.

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Atmospheric Pressure FabricationVapor Transport DepositionNitrogen Etching MethodSingle Layer SnSe FlakesRectangular SnSe FlakesSilicon Dioxide SubstratesQuartz Tube FurnaceTin Selenide PowderOptical MicroscopyTransmission Electron Microscopy

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