Name: 精密な回転位置合わせによるファンデルワールスヘテロ構造の製作 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-07-05T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 25 s
Description: 学ぶファンデルワールスヘテロ構造の製作技術。回転ステージを用いた精密な回転位置合わせで2次元材料を積層し、新たな物理現象の解明や先端デバイス開発に貢献する方法を解説します。

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著者らは、オタワ大学とNSERCディスカバリー助成金RGPIN-2016-06717およびNSERC SPG QC2DMからの資金提供を認めています。

1. 転送手順のインストルメンテーション
<ol><li>転写工程を可視化するために、明視野照明下で動作可能な光学顕微鏡を利用する。2D結晶の一般的なサイズは1-500 μm2であるため、5x、50x、および100倍の長い作業距離の目標を顕微鏡に装備します。顕微鏡には、コンピュータに接続するカメラも装備する必要があります(図1a)。</li>
	<li>別々のマニピュレータを使用して、積み重ねようとしている2つの結晶の位置を個別に制御します。転送手順中の振動を最小限に抑えるために、コンピュータでプログラム可能で制御可能なマニピュレータを採用します。 注:一番上の基板ホルダー(図1b-c)の動きを担当するマニピュレータは、X、Y、Z方向にのみ移動する必要があります。重要なのは、底部基板ホルダー(図1e-f)を制御するマニピュレータも、任意の角度Θ(移動運動および回転運動)で回転させることが可能です。</li>
	<li>トップステージマニピュレータにサンプルを取り付けるために、ガラススライドをサポートできるカスタムサンプルホルダーを製造します。上部の結晶はガラススライド上に配置されます(図1d)。</li>
	<li>底部マニピュレータの場合は、機械加工されたガラスセラミックホルダー(図1g)に平らな加熱素子を入れ、回転ステージに貼り付けます。加熱素子を電源装置と温度コントローラに接続します。</li>
	<li>インストルメンテーション ソフトウェア (LabVIEW など) を使用してコントローラをプログラムし、マニピュレータの相対位置を制御します (図2)。<ol>
<li>必要なモーションを実行するには、以下の機能を使用してソフトウェアをプログラムします。各マニピュレータの位置を読み取り、保存し、取得します。簡単にマニピュレータの速度を調整し、下段にオートフォーカス。サンプルとレンズとの衝突を防ぐ安全機能を組み込みます。</li>
	</ol>
</li>
</ol>2.2D結晶の機械的剥離。
<ol><li>機械的剥離手順のための基板を準備する。<ol>
<li>1cm x 1 cmの酸化ケイ素(Si/SiO2)ウエハをアセトンで満たされたビーカーに沈め、ビーカーを10分間超音波クリーナーに入します。</li>
		<li>ビーザーからウェーハを個別にピンセットで取り出し、イソプロパノール(IPA)で洗い、窒素(N2)ガンで乾燥させます。 注:アセトンとIPAで作業する場合、適切なPPEを着用しながら、ヒュームフードの下でそうすることが示唆されています。</li>
	</ol>
</li>
	<li>機械的に基板上の結晶を剥離します。<ol>
<li>ピンセットを使用して、慎重に結晶の一部を取り外し、半導体グレードの粘着テープの一部に置きます。</li>
		<li>粘着テープの2枚目を取り、クリスタルで最初のテープにしっかりと押し付け、2枚のテープを剥がします。数回繰り返した後、多くの薄い結晶の部分がテープ上に見つかります。</li>
		<li>薄い2D結晶を粘着テープを新しく洗浄した基板に押し付け、結晶が基板に直接接触し、テープを剥がして剥離して基板に剥離したフレークを残します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>残留接着剤を除去するには、得られたサンプル(2D結晶を剥離した基板を表面に剥離した基板)をアセトンで10分間塗りつぶしたビーカーに入れ、ピンセットを使用してサンプルを取り出し、IPAで洗い、N2銃で乾燥させます。</li>
	<li>光学顕微鏡を使用して剥離フレークを調べます。フレークの光コントラストを基板22と評価して厚さを推定する。タッピングモード(材料の表を参照)で原子力顕微鏡(AFM)を使用してフレークをイメージし、表面形態をより良く定量化し、フレークの厚さを測定します。</li>
</ol>3.ファンデルワールスヘテロ構造(トップ基板調製)を製造するためのPMMA-PVA法。
<ol><li>ガラススライドに取り付けられたポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)フィルム上で結晶を剥離して転写手順の上基板を調製する(図3a-d)。<ol>
<li>手順 2.1 で説明する手順に従います。クリーンな基板を得るために。スピンコートは、装置の取扱説明書に記載されているプロトコルに従って、基板上のポリビニルアルコール(PVA)を3,000rpmで1分間塗装します。 注:スピンコーターを使用する場合は、適切なPPEを着用しながら、ヒュームフードの下でそうすることをお勧めします。</li>
		<li>基板をホットプレートに直接置き、75°Cで5分間空気中で焼きます。</li>
		<li>ステップ3.1.1の手順に従ってステップ3.1.2から基板上のPMMAの層をスピンコートしますが、今回はスピンパラメータを1分間1,500rpmの角速度に設定します(図3a)。</li>
		<li>基板をホットプレートに直接置き、75°Cで5分間空気中で焼きます。</li>
		<li>ホットプレートから基板を取り外し、粘着テープを端に沿って配置してテープフレームを作成します。次いで、ステップ2.2(図3b)に従ってPMMA表面上の2D結晶を機械的に剥離する。</li>
		<li>テープフレームをゆっくりと剥がしてPMMAをPVAから分離するには、鋭いピンセットを使用します。PMMA層と剥離結晶とテープフレームは、PVAおよびSi/SiO2基板から切り離されます(図3c)。</li>
		<li>テープフレームを反転し、結晶が下向きに向かうような加工されたサポートに置きます(図3d)。 注:このサポートにより、ユーザーは光学顕微鏡の下にテープフレームを配置してPMMA上の剥離を検査し、所望の厚さと形状を持つフレークを識別することができます。</li>
		<li>鋭いピンセットと光学顕微鏡を使用して、所望のフレーク(図3d)を囲むようにPMMAフィルム上に小さなワッシャー(内半径0.5mm)を正確に配置します。</li>
		<li>ガラススライドを下げ、露出したテープに押し付け、ポリマーに付着させます。</li>
	</ol>
</li>
</ol>4.ポリジメチルシロキサン(PDMS)バンデルワールスヘテロ構造(トップ基板調製)を製造するためのスタンプ方法。
<ol><li>3つの部分PPC結晶と17個の部分アニソールを混合することにより、スピンコーティング用のポリプロピレン炭酸塩(PPC)溶液を調製します。これは、溶液を約8時間撹拌機に混ぜるか、溶液が均質になるまで混ぜることによって行われる。</li>
	<li>PPCフィルム上の結晶を剥離し、ガラススライドに取り付けたPDMSスタンプに貼り付けて移送手順の上基板を準備します(図4a-d)。<ol>
<li>手順 2.1 の手順に従います。クリーンな基板を得るために。1分間3,000rpmで基板上のPPCの層をスピンコートする(図4a)。</li>
		<li>基板をホットプレートに直接置き、75°Cで5分間空気中で焼きます。</li>
		<li>ホットプレートから基板を取り外し、粘着テープを端に沿って配置してテープフレームを作成します。</li>
		<li>ステップ2.2に従ってPPC被覆基板上の2D層状結晶を機械的に剥離し、光学顕微鏡を使用して所望の厚さと形状を持つフレークを識別します。(図4b)。</li>
		<li>PDMSを2mm x 2mmの正方形に切断し、50 Wと53.3 Paで2分間酸素プラズマエッチャーに入れます。</li>
		<li>サイクルの最後に、PDMS スタンプのガラススライドを押して、2つを結合します。ガラススライドとPDMSスタンプを酸素プラズマエッチャーに戻し、同じサイクルを受けます。サイクルが終了したら、ガラススライドを取り外します。</li>
		<li>ピンセットを使用して、慎重にテープフレームを剥がし、剥離結晶(図4c)でPPCフィルムをピックアップし、所望のフレークがスタンプに配置されるようPDMSスタンプに置きます。</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. PMMA-PVA法を用いて、上部基板から下部基板にフレークを移す(図3e-h)。
<ol><li>転送セットアップの下段に基板を配置します。この基板上で、所望のフレークの位置を特定します。このフレークは「底」の結晶になります。また、上の基板(ステップ3.1.9からのガラススライド)を転送セットアップの一番上の基板ホルダーに入れます(図3e)。</li>
	<li>低倍率の目的(5倍)を使用して、底基板をフォーカスに持ち込み、所望のフレークを中央に配置します。目的の被写界深度に入るまで、上の基板をゆっくりと下げます。2 つのフレークの横位置と回転位置を調整します。</li>
	<li>高倍率の目標(50倍)を採用し、フレークアライメントを調整しながら、トップ基板を下げ続けます。上部フレークが完全に下部フレークに接触するまで、上部の基板を下ろします。突然の色の変化で接触が目立つ。</li>
	<li>底基板にPMMAの接着性を高めるために、底部基板を75°Cに加熱します。PMMA はガラススライドから切り離されます (図 3f)。</li>
	<li>ステップ2.3に続く底面基板をクリーニングし、PMMAフィルムを除去します(図3g-h)。</li>
</ol>6. スタンプ法(図4d-f)を用いて、上部基板から下部基板にフレークを移す。
<ol><li>転送セットアップの下段に基板を配置します。この基板上で、所望のフレークの位置を特定します。このフレークは「底」の結晶になります。また、上の基板(ステップ4.2.5~4.2.6のPDMS付きガラススライド)を転送セットアップの一番上の基板ホルダーに入れます(図4d)。</li>
	<li>底面基板を100°Cに加熱し、手順5.2~5.4に従って、上部の結晶を下のフレークと接触させます(図4e)。</li>
	<li>2つのフレーク(図4e)の間に完全な接触がなされたら、上の基板をゆっくりと上げる。これにより、スタンプから下部基板への上部フレークのドロップオフが発生します(図4f)。</li>
</ol>

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<li>Cao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Correlated+insulator+behaviour+at+half-filling+in+magic-angle+graphene+superlattices%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Correlated insulator behaviour at half-filling in magic-angle graphene superlattices.</a> Nature. 556, 80(2018).</li>
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</ol>

著者は何も開示していない。著者は、競合する金銭的利益を持っていません。

ここで提示される自家製の転送設定は、横制御と回転制御の両方を備えた新しい層状材料を構築する方法を提供します。文献10、25に記載されている他のソリューションと比較して、我々のシステムは複雑なインフラストラクチャを必要としませんが、2D結晶の制御されたアライメントの目標を達成します。
手順の最も重要なステップは、位置合わせし、下部の1と接触して上部の結晶を配置することです。振動はアライメントの失敗の原因となる可能性があるため、その影響を最小限に抑える必要があります。この点に関して、ここで提示される「ハンズフリー」セットアップの利点は、ユーザーがマニピュレータの手動処理によって引き起こされる振動を導入するリスクがない点です。振動の少ない環境や振動減衰機構を備えたテーブルの上に設置することで、さらなる改良が可能です。
回転アライメントは、ファンデルワールのヘテロ構造を作成する際に考慮すべきますます重要なパラメータにな...

2次元(2D)材料の急増分野における研究は、グラフェン1、2、3(炭素原子の原子的に平坦なシート)の単離を可能にする技術を開発した後に始まった。黒鉛。グラフェンは、ファンデルワールス材料または結晶とも呼ばれる層状の2D材料のより大きなクラスのメンバーです。それらは強い共生的な層内結合および弱いファンデルワールの層間結合を有する。したがって、グラファイトからグラフェンを単離する技術は、弱い層間結合を破壊し、単一の層を分離することができる他の2D材料にも適用することができます。この分野での重要な開発の1つは、2次元材料の隣接する層を一緒に保持するファンデルワールス結合が壊れ得るように、それらも一緒に2、4を一緒に戻すことができるというデモンストレーションでした。したがって、2D マテリアルの結晶は、2D マテリアルのレイヤーを個別の特性を持つレイヤーを制御的に積み重ねることで作成できます。これは、以前は自然界に存在しなかった物質が、以前はアクセスできない物理現象4、5、6、7を明らかにするという目標で作成することができるので、多くの関心を呼び起こしました。 、8、9または技術アプリケーションのための優れたデバイスを開発しています。したがって、2D材料の積み重ねを正確に制御することは、研究分野10、11、12の主要な目標の一つとなっています。
特に、ファンデルワールスヘテロ構造における隣接する層間のねじれ角度は、材料特性13を制御するための重要なパラメータであることが示された。たとえば、ある角度から、隣接する層間の相対的なねじれの導入により、2 つの層を電子的に分離できます。これは、グラフェン14、15、ならびに遷移金属ジハルコゲニド16、17、18、19の両方で研究された。最近では、これらの材料の問題の状態を変えることができることも驚くほど発見されました。「魔法の角度」を配る二層グラフェンが低温でモット絶縁体として振る舞い、電子密度が適切に調整されると超伝導体として振る舞うという発見は、大きな関心を引き起こし、角度制御の重要性を認識しました。層状ファンデルワールスヘテロ構造13、20、21を製造する場合.
層間の相対的な向きを調整することにより、新しいファンデルワールス材料の特性を調整するという考えによって開かれた科学的機会によって動機付けられ、我々はそのような構造を作成する手順と一緒に自家製の楽器を提示します角度制御付き。

<table><tbody><tr><td>5倍対物レンズ</td><td>Nikon Metrology</td><td>MUE12050</td><td>作動距離 23.5 mm と 0.15 個の開口</td></tr>数 <tr><td>50X 対物レンズ</td><td>Nikon Metrology</td><td>MUE21500</td><td>19 mm 作動距離と 0.4 個の開口</td></tr>数 <tr><td>100X 対物レンズ</td><td>Nikon Metrology</td><td>MUE21900</td><td>作動距離 4.5 mm と開口数 0.8</td></tr> 個 <tr><td>Aceton</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>270725</td><td>純度 &ge;99.90%</td></tr><tr><td>粘着テープ</td><td>ウルトロンシステムズ(株)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>アニソール</td><td>MicroChem</td><td></td><td></td></tr><tr><td>原子間力顕微鏡</td><td>ブルカー</td><td>寸法アイコン</td><td>私たちはtypicallはScanAsystモード</td></tr><tr><td>を使用しています最下段回転マニピュレータ</td><td>Zaber Technologies</td><td>X-RSW60A-PTB2</td><td>360&deg; 4.091 &muのステップサイズで移動します。rad</td></tr><tr><td>ボトムステージ X マニピュレーター</td><td>Zaber Technologies</td><td>X-LSM025A-PTB2</td><td>25 mm トラベル、ステップ サイズ 47.625 nm</td></tr><tr><td>ボトムステージ Y マニピュレーター</td><td>Zaber Technologies</td><td>X-LSM025A-PTB2</td><td>25 mm トラベル、ステップ サイズ 47.625 nm</td></tr><tr><td>ボトムステージ Z マニピュレーター</td><td>Zaber Technologies</td><td>X-VSR40A-KX14A</td><td>40 mm トラベル、ステップ サイズ 95.25 nm</td></tr><tr><td>イソプロパノール</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>563935</td><td>純度 99.999%</td></tr><tr><td>LabVIEW ソフトウェア</td><td>National Instruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Macor</td><td>McMaster-Carr</td><td>8489K238</td><td></td></tr><tr><td>顕微鏡カメラ</td><td>Zeiss</td><td>426555-0000-000</td><td>5 メガピクセル、47 fps ライブ フレーム レート、露出時間 100 &mu;s - 2 s, カラーカメラ</td></tr><tr><td>二硫化モリブデン (MoS2)</td><td>HQ グラフェン</td><td></td><td></td></tr><tr><td>光学ブレッドボード</td><td>Thorlabs, Inc.</td><td>MB4545/M</td><td></td></tr><tr><td>光学顕微鏡</td><td>ニコン計測</td><td>LV150N</td><td></td></tr><tr><td>酸素プラズマエッチング装置</td><td>プラズマエッチング株式会社</td><td>PE-50</td><td></td></tr><tr><td>PDMSスタンプ</td><td>Gel-Pak</td><td>PF-20-X4</td><td></td></tr><tr><td>PMMA 950 A6</td><td>MichroChem Corp.</td><td>M230006 0500L1GL</td><td></td></tr><tr><td>炭酸塩ポリプロピレン</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>389021-100g</td><td></td></tr><tr><td>PVA Partall #10</td><td>Composites Canada</td><td></td><td></td></tr><tr><td>二硫化レニウム (ReS2)</td><td>HQ グラフェン</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Si/SiO2 基板</td><td>Nova Electronics Materials</td><td>HS39626-OX</td><td></td></tr><tr><td>スピンコーター</td><td>ローレル・テクノロジー</td><td>ズ WS-650-23</td><td></td></tr><tr><td>温度調節器</td><td>オーバー・インスツルメン</td>ツ <td>SYL-23X2-24</td><td>J型熱電対を介して下段の温度を制御</td></tr><tr><td>トップステージ・コントローラ・ユニット</td><td>メチョニクス</td><td>CF.030.0003</td><td></td></tr><tr><td>トップステージXマニピュレーター</td><td>メチョニクス</td><td>MS.030.1800</td><td>18mmトラベル、ステップサイズ11nm</td></tr><tr><td>トップステージYマニピュレーター</td><td>メチョニクス</td><td>MS.030.1800</td><td>18 mm トラベル ステップ サイズ 11 nm</td></tr><tr><td>トップステージ Z マニピュレーター</td><td>メチョニクス</td><td>MS.030.3000</td><td>30 mm トラベル ステップ サイズ 11 nm</td></tr><tr><td>超音波浴</td><td>エルマ・シュミットバウアー GmbH</td><td>エルマソニック P 30 H</td><td></td></tr></tbody></table>

精密な回転位置合わせによるファンデルワールスヘテロ構造の製作

Fabricating van der Waals Heterostructures with Precise Rotational Alignment

本研究では、異なる超薄層2D材料を積み重ねることで、新しい結晶(ファンデルワールスヘテロ構造)を作成する技術について述べている。我々は、横制御だけでなく、重要なことに、隣接する層の角度線形を制御するデモンストレーションを行う。技術の中心はユーザーが移動に関与する個々の結晶の位置を制御することを可能にする家造の移動の組み立てによって表される。これはサブマイクロメートル(翻訳)およびサブ度(角度)の精密によって達成される。それらを一緒に積み重ねる前に、隔離された結晶はプログラムされたソフトウェアインターフェイスによって制御されるカスタム設計の動く段階によってそれぞれ操作される。さらに、転送セットアップ全体がコンピュータ制御されているので、ユーザーは転送設定に直接接触することなく、リモートで正確なヘテロ構造を作成することができ、この技術を「ハンズフリー」とラベル付けします。転送セットアップを提示するほか、その後積み重ねられた結晶を準備するための2つのテクニックについても説明する。

我々の手順の結果と有効性を説明するために、我々は、ジスルフィド(ReS2)薄い結晶の角度制御されたスタックのシーケンスを提示する。記載された方法は原子的に薄い層にも適用できることを強調するために、モリブデンジスルフィド(MoS2)の2つの比較的ねじれた単層の構築も例示する。
転送セットアップの角度位置合わせ機能をデモンストレーションするために、レニウムジスルフィド(ReS 2)を使用します。その面内異方性格子構造のために、この結晶は、明確に定義されたエッジ23、24を持つ細長い棒として機械的に剥離します。これは、角度の位置合わせのデモンストレーションのための完璧な候補になります。プロトコルに記載のPDMSスタンプ法を用いて、スタンプから「トップ」ReS2</su...

本研究では、位置と相対的な向きを正確に制御する超薄層2D材料を積み重ねることで、新しい結晶(ファンデルワールヘテロ構造)を作成する技術について述べている。

In this work we describe a technique for creating new crystals (van der Waals heterostructures) by stacking distinct ultrathin layered 2D materials. We ...

このプロトコルは、以前はアクセス不可能な物理現象を発見するか、技術アプリケーションのための優れたデバイスを開発することを目的として、自然界に存在しない材料の作成を可能にします。この技術の主な利点は、装置をリモートおよび環境制御で操作できることであり、これは手動エラーのリスクを減らし、またサンプルの清潔さを改善することができる。さらに、システムは回転段階が装備され、これによりユーザーは2つのフレーク間の角度の直線に達することを可能にする。薄い結晶や小さな表面積を扱っているため、適切なサイズのフレークの同定は、訓練されていない目に困難な場合があります。さらに、結晶の小さいサイズは移管プロシージャの間に容易にずれにつながる。したがって、これらの手順を細心の注意を払って実行することをお勧めします。プロトコルの多くのステップには、説明が難しい特定の詳細がありますが、視覚的に提示すると、はるかに簡単に従う方が簡単です。転写工程を可視化するために、明視野照明下で動作できる光学顕微鏡を利用する。顕微鏡に5倍、50倍、100倍の長距離目標を装備します。顕微鏡はまたコンピュータに接続するカメラが装備されている必要があります。ここに示す 2 つの別々のマニピュレータを装備して、結晶の位置を個別に制御します。ガラススライドをサポートできるカスタムサンプルホルダーを製作します。このサンプルホルダーは、トップクリスタルの位置に使用されます。底面マニピュレータの場合は、加工ガラスセラミックホルダーに平らな発熱体を入れ、回転ステージに貼り付けます。次に、発熱体を電源装置と温度コントローラに接続します。アセトンで満たされたビーカーにシリコンシリコン酸化ウエハーから1センチメートルの正方形を水没させ、ビーカーを超音波クリーナーに入れます。10分後、一対のピンセットを使用してビーカーからウエハを取り除き、イソプロパノールでリンスし、窒素銃を使用してウエハを乾燥させます。次に、結晶の一部を慎重に取り出し、半導体グレードの粘着テープの上に置きます。2枚目の粘着テープを取り、クリスタルを保持する最初のテープにしっかりと押し付けます。テープの2枚を剥がし、数回繰り返し、多くの薄い結晶片を生成します。薄い2D結晶を付けた粘着テープを、清潔で取り付けたての基板に押し付け、その結晶が基板に直接接触し、テープを剥がして剥離したフレークを基板に残します。残留接着剤を除去するには、得られたサンプルをアセトンで満たされたビーカーに入れます。10分後、サンプルを取り出し、イソプロパノールですすいで、窒素銃で乾燥させます。剥離フレークを光学顕微鏡で調べ、基板との光のコントラストを評価して厚さを推定します。次に、AFM をタッピング モードで使用して、表面の形態をよりよく定量し、フレーク厚さを測定します。ポリメチルメタクリレートフィルムを付けてガラススライド上の結晶を剥離することにより、転写手順のための上部基板を準備します。先に示したようにクリーンな基板を得た後、スピンコーターの上に基板を置き、ポリビニルアルコールでそれをカバーします。基板を3,000RPMで1分間回転し、厚さ約450ナノメートルの層を作製する。その後、基板をホットプレートに直接置き、75°Cで5分間焼きます。冷めたら、基板をスピンコーターに戻し、ポリメチルメタクリレートで覆います。820ナノメートルの厚さのPMMA層を1,500 RPMで基板に1分間塗布する。スピンコーティングの後、基板をホットプレートに戻し、75°Cで焼きます。5分後、ホットプレートから基板を取り出し、粘着テープを端に沿って置き、テープフレームを作成します。次に、前のセクションに示すように、2D結晶をPMMA表面に機械的に剥離する。鋭利なピンセットを使用してPMMAをPVAから分離し、テープフレームをゆっくりと剥がします。PMMA層および剥離結晶は、テープフレームとともに、シリコン酸化ウェハ基板内のPVAから剥離する。次に、テープフレームを反転し、それを加工されたサポートに置き、結晶が下向きになるようにします。サンプルを光学顕微鏡の下に置き、鋭利なピンセットを使用して小さなワッシャーをPMMAフィルムに正確に配置し、望ましいフレークを取り囲みます。次いで、ガラススライドを下げ、露出したテープに押し付けてポリマーに接着する。準備した基板を転送設定の下段に配置します。この基板上で、目的のフレークの位置を特定します。このフレークは底の結晶になります。次に、上の基板を転送設定の上部基板ホルダーに配置します。低倍率の目的を使用して、底部の基板を焦点にし、目的のフレークを中央に配置します。目的で見られるまで、上の基板をゆっくりと下げます。次に、その横方向の位置と2つのフレークの回転位置を調整します。フレークが望ましい位置合わせに近づいたら、50倍の目的に切り替え、上部の基板を下げながら、フレークの位置合わせを調整します。次に、一度整列し、上部のフレークが完全に底フレークに接触するまで上の基板を下げる。接触は、色の急激な変化のために顕著である。接触が行われると、底部基板を75°Cに加熱し、底部基板へのPMMAの密着性を向上させます。PMMA は、ガラス スライドから取り外されます。次に、底部の基板を洗浄してPMMAフィルムを除去する。フレーク転写のスタンピング方式を使用するには、まず基板を転送設定の下段に配置する。この基板上で、望ましいフレークの位置を特定し、底面結晶になります。次に、上の基板を転写セットアップのホルダーに入れ、底部の基板を摂氏100度に加熱します。次に、一直線に並べ、上の結晶を底のフレークに接触させる。2つのフレーク間に完全に接触したら、ゆっくりと上の基板を上げます。これにより、スタンプから下部基板への上部フレークのドロップオフが生じます。レニウムジスルフィドの結晶は、明確に定義されたエッジを持つ細長いバーとして機械的に剥離するため、角度アライメントを実証するのに理想的です。ここでは、このビデオに示すPDMSスタンプ法を用いて、上片を底面結晶に対して75度の角度で配置した。原子間力顕微鏡を用いて、上面と下のフレークの間のねじれ角を正確に測定した。PMMA PVA手順を用いて、二硫化モリブデンの2つの単層フレークからなる構造を作り出すために、転送セットアップが成功した。個々の単層は、PMMAおよびシリコン二酸化ケイ素上に剥離してここに示されている。実演した手順は、光学顕微鏡を通してここに示す構造をもたらす。積層単層の厚みや相対位置などの詳細は、AFMを用いて確認することができる。この手順の最も重要な部分は、フレークの横方向および回転の位置合わせです。他の伝達方法が存在し、それらは同様のプロトコルに従い、異なるポリマーおよび二次元結晶は、特定の構造を製造するために使用することができる。そしてもちろん、追加の洗浄方法は、手付かずの結晶表面およびインターフェースを確保するために使用することができる。PMMA、アセトンなどの薬品を使用する場合は、適切な個人用保護具を着用し、ヒュームフードなどの換気の良い環境で手順を実行してください。

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Research

JoVE Journal

Engineering

工学

テンプレートとしてアルミニウムや銀または自己組織化単分子膜の犠牲層のいずれかを使用して、単一ナノメートルのギャップによって分離され、電気的にアドレス可能な、高アスペクト比（&gt;...

Nanoskivingによるナノギャップを作製

均一な筐体を実現するために2つのシリコンウェーハを永久に接着する方法が記載されている。これには、ウエハー製剤、洗浄、RTボンディング、およびアニーリングプロセスが含まれます。得られた結合されたウェーハ(細胞)は、エンクロージャ〜1%1,2の均一性を有する。結果として得られる幾何学は限られた液体およびガスの測定を可能にする。...

シリコン直接ウェハー接合による均一ナノスケールキャビティの作製

表面パターニングのための走査型トンネル顕微鏡の原子計測と選択的原子層堆積および反応性イオンエッチングを組み合わせるためのプロトコルを報告します。多数の大気への曝露と輸送を伴う堅牢なプロセスを使用して、原子計測を備えた3Dナノ構造が作製されます。...

アトミックトレーサブルナノ構造作製

この稿ではプロトコルを提案直接まだエピタキシャル成長するフレキシブル リード ジルコニウム...

作製と Van Der waals 力ヘテロエピタキシーに基づくフレキシブル強誘電性要素の測定法

第一原理計算を用いた1次元ヴァンデルワールヘテロ構造におけるプローブタイプIIバンドアライメント

ここでは、積層金属絶縁金属構造のための透過電子顕微鏡(TEM)を用いたその際のナノ構造変化を分析するためのプロトコルを紹介します。次世代のプログラマブルロジック回路とニューロミカシングハードウェア用の抵抗スイッチングクロスバーに重要な用途があり、その基礎となる動作機構と実用的な適用性を明らかにする。...

混相a-VOxに基づく非対称クロスバーのバイアスと作製を用いたSitu透過電子顕微鏡

この記事では、高度に調整可能なカスタムビルドの転写セットアップに基づく修正ドライ転写技術を利用して、正確なねじれ角を持つ高品質のグラフェンベースのモアレ超格子デバイスを製造するための最適化された経験に基づいたプロトコルを紹介します。...

高品質グラフェン系モアレ超格子デバイスの作製法の最適化

この研究では、2次元材料の単一フレークを生成し、それらをファンデルワールス相互作用のみを使用して複雑なヘテロ構造に組み立てるための残留物フリー製造方法を提示します。この技術により、外部物質や特定の実験条件が不要になり、ボトムアップ、トップダウン、およびモジュラースタッキングプロセスを通じて複雑なヘテロ構造アセンブリが可能になります。...

2次元材料のファンデルワールスヘテロ構造の残留物フリー作製

テラヘルツ周波数​​でメタマテリアルは、ユニークな機会を提供していますが、大量に製造するために挑戦しています。我々は、安価に工業的規模で潜在的にメタマテリアルを作製する微細構造ポリマー光ファイバの製作手順を適応させる。我々は、テラヘルツプラズモン応答を示す〜100μm程度、で区切ら〜10μmの直径インジウムワイヤを含むポリ繊維を製造する。...

ファイバー描画法を用いたメタマテリアルの作製

私たちは、解析的に定義された多粒子フォノン閉じ込めモデルを用いたラマン分光法を用いて定量的に半導体ナノ結晶のサイズ分布を決定する方法を示します。得られた結果は、透過型電子顕微鏡とフォトルミネッセンス分光法のような他のサイズの分析技術とよく一致しています。...

多粒子フォノン閉じ込めモデルとラマン分光法を用いて、ナノ結晶のサイズ分布の特性

学ぶファンデルワールスヘテロ構造の製作技術。回転ステージを用いた精密な回転位置合わせで2次元材料を積層し、新たな物理現象の解明や先端デバイス開発に貢献する方法を解説します。

精密な回転位置合わせによるファンデルワールスヘテロ構造の製作

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