Name: 단일 레이어 사각형 SnSe 대형 조각의 대기압 제조 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-03-21T13:30:00.000+00:00
Duration: 11 min 21 s
Description: 학습하세요 대기압 환경에서 증기 수송 증착과 질소 에칭을 결합하여 저비용 SiO₂/Si 기판에 고품질 단층 SnSe 플레이크를 제조하는 방법을. 이 기술은 2차원 재료 합성 연구에 활용됩니다.

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

이 연구는 중국의 젊은 과학자, 국립 자연 과학 재단의 중국 (보조금 번호 51472164), A 1000 재능 프로그램에 의해 지원 되었다 * 스타 Pharos 프로그램 (그랜트 No. 152 70 00014), 그리고 고급 2d 누스 센터에서 지원 시설 재료입니다.

주의: 화학 및이 작업에 사용 되는 가스 중 일부는 독성, 발암 성, 가연성 및 폭발성입니다. 공학적 통제 (증기 두건) 및 개인 보호 장비 (안전 안경, 전문 보호 마스크, 장갑, 랩 코트, 전체 길이의 사용을 포함 한 증기 수송 증 착을 수행할 때 모든 적절 한 안전 관행을 사용 하시기 바랍니다 바지, 그리고 폐쇄 발가락 신발).
1. 자동 조정 기능 온도 컨트롤러 매개 변수
참고: SnSe 조각의 합성 하기 전에 보일 러의 난방 시스템 제조 업체의 설명서에 따라 보정을 해야 합니다.
<ol><li>가장 일반적으로 사용 온도 80% 대상 온도 설정 합니다. 여기, 560 oC h 1에 대 한 설정 하 고 보일 러 실행.</li>
	<li>온도 560 oC를 접근 하는 때, 1 키 2 s, 매개 변수 "HAL" 팝업 노트 및 언론 "집합"에 대 한 "SET" 키를 누르면 s가 다음 매개 변수를.</li>
	<li>"SET" 키를 눌러 계속 합니다. 후 "계속 = 3" 나타납니다, 그것을 2로 설정. 시스템 자동 조정 기능 Int, 프로 및 Lt, 값에 밖으로 일을 시작 하 고 시스템 3에 갈 것 이다. 자동-조정, 필요할 때 2로 설정 합니다.</li>
</ol>2. 전처리의 석 영 튜브와 세라믹 배
참고: SnSe 조각의 합성 하기 전에 청소 과정은 새로운 세라믹 보트와 새로운 석 영 튜브 필수, 높은 온도 청소용.
<ol><li>새로운 1 인치 직경 석 영 튜브 안에 새로운 세라믹 보트를 배치 합니다. 새로운 2 인치 직경 석 영 튜브와 수평 관으로 내부의 1 인치 직경 석 영 튜브를 놓습니다. 튜브의 양쪽 끝은 단단히 고정 하 고 지원 확인 하십시오.</li>
	<li>로 뚜껑 닫고 1000 oC 30 분 이상 튜브로 열.</li>
	<li>보일 러의 중앙에 온도 1000 oC 접근 때로 1000 oC 30 분 유지. 다음, 점차적으로 이동 튜브로 한쪽 끝에서 다른 세라믹 배 석 영 튜브 벽을 청소에 대 한 튜브의 전체 길이 열.</li>
	<li>이 후, 보일 러를 해제 하 여 실내 온도에 냉각 튜브로 수 있습니다. 보일 러가 실내 온도에 냉각 하 고 때로 뚜껑을 열고 새로운 세라믹 보트 및 후속 실험을 위해 사용 될 수 있는 새로운 1 인치 직경 석 영 튜브, 밖으로 데리고.</li>
</ol>3. 전처리 SiO 2 /Si 기판
<ol><li>SiO2/Si 웨이퍼 (300 nm 두꺼운 SiO2 무 겁 게도 핑된 시에)를 잘라 ( 재료의 표참조) 성장 기판으로 사용 되는 적절 한 크기 (약 1.5 c m × 2 c m)으로 다이아몬드 선 침을 사용 하 여.</li>
	<li>아세톤, 소 프로 파 놀, 그리고 물, 질소 타격 건조에 따라 SiO2/Si 기판 청소.</li>
</ol>4. 합성 대량 직사각형의 모양 SnSe 조각
<ol><li>장소 0.010 g SnSe 깨끗 한 세라믹 배에서 ( 재료의 표참조) 파우더. 세라믹 배, SnSe 분말 성장 면에 깨끗 한 SiO2/Si 기판 (약 1.5 c m × 2 c m)를 배치 합니다. 위치는 깨끗 한 1 인치 직경 석 영 튜브 내부 세라믹 보트입니다.</li>
	<li>외부에, 2-인치 직경 석 영 튜브와 수평 관으로 내부의 1 인치 직경 석 영 튜브를 놓고 세라믹 보트 튜브로가 열 영역의 상류 위치 인지 확인 합니다. 튜브의 양쪽 끝에 플랜지를 강화 하 고 2 인치 직경 석 영 튜브 물개 환기 밸브를 닫습니다.</li>
	<li>석 영 튜브, 펌프 튜브에 공기와 습기를 제거 하 ~ 1 × 10-2 mbar의 압력 튜브에 연결 하는 펌프를 켭니다. 그 압력을 달성 후 펌프를 해제 합니다.</li>
	<li>캐리어 가스 밸브, 가스 흐름을 제어 하는 가스 흐름 미터를 사용 하 여 엽니다. 40 분 (sccm) 아칸소 당 표준 입방 cm 및 10 sccm H2 (순도: 99.9%)에 석 영 튜브 대기압 달성 될 때까지. 석 영 튜브에 가스의 지속적인 흐름을 허용 하도록 환기 밸브를 엽니다.</li>
	<li>로 뚜껑 닫고 빠르게는 35 oC 당 분가 열 속도와 튜브로 열.</li>
	<li>보일 러의 중앙에 온도 700 oC를 접근 하는 때, 신속 하 게 SnSe 분말으로 중심에 위치를 튜브로 이동. SnSe 분말이 증발 할 것 이다, 그리고 SnSe 조각 대량 SiO2/Si 표면에 입금 됩니다.</li>
	<li>15 분 성장 시간 후 신속 하 게 튜브로 실내 온도에 냉각로 뚜껑을 엽니다. 한편, Ar/H2 캐리어 가스를 최대, unreacted 가스 또는 튜브에서 입자를 드라이브에 도움이 될 것입니다의 흐름을 조정 합니다. 성장 과정 완료 될 때 대량 SnSe 조각 SiO2/Si 기판의 표면에 얻을 것 이다.</li>
</ol>5. 제조 단일 레이어 사각형의 모양 SnSe 조각
<ol><li>대량으로 재배 SnSe/SiO2/Si 샘플 얼굴을 새로운 깨끗 한 세라믹 보트에 놓습니다. 위치는 새로운 깨끗 한 1 인치 직경 석 영 튜브 내부 세라믹 보트입니다.</li>
	<li>위치한 세라믹 보트 2-인치 직경 석 영 튜브, 수평 관으로 내부의 1 인치 직경 석 영 튜브를 넣어 튜브로가 열 영역의 업스트림. 튜브의 양쪽 끝에 플랜지를 강화 하 고 2 인치 직경 석 영 튜브를 봉인 하기 위해 환기 밸브를 닫습니다.</li>
	<li>석 영 튜브, 튜브에 공기와 습기를 제거 하 ~ 1 × 10-2 mbar의 압력 튜브 펌프에 연결 하는 펌프를 켭니다. 달성 한 후 펌프를 해제 합니다.</li>
	<li>가스 유량 계를 사용 하 여 가스 흐름을 제어 하는 캐리어 가스 밸브를 엽니다. 50 sccm N2 를 소개 (순도: 99.9%)에 석 영 튜브 대기압 달성 될 때까지. 석 영 튜브에 가스의 지속적인 흐름을 허용 하도록 환기 밸브를 엽니다.</li>
	<li>로 뚜껑 닫고 빠르게 700 oC에서 20 분을 튜브로 열.</li>
	<li>때로의 중심에 온도 접근 700 oC, 신속 하 게 대량 SnSe/SiO2/Si 샘플으로 중심에 위치를 튜브로 이동 합니다.</li>
	<li>700 oC 에칭 프로세스를 완료 하려면 ~ 5-20 분에 대 한에 유지 관리 합니다. 그 후, 보일 러 뚜껑 열고 신속 하 게 튜브로 실내 온도에 냉각. 한편, unreacted 가스 또는 튜브에서 입자를 드라이브에 도움이 될 것 입 최대 N2 가스의 흐름을 유지. 에칭 과정 완료 되 면 단일 레이어 직사각형 모양의 SnSe 조각 SiO2/Si 기판의 표면에 관찰. 참고: 에칭 가스 및 에칭 시간이이 과정에는 주요 제어 요소는. 에칭 메커니즘 참조 29에에서 조사, 그래서 대 한 자세한 내용은 참조 29를 참조.</li>
</ol>

<ol><li>Geim, A. K., Novoselo, K. S. <a target="_blank" href="https://www.nature.com/articles/nmat1849">The Rise of Graphene.</a> Nature Mater. 6, 183-191 (2007).</li>
<li>Chhowalla, M., Shin, H. S., Eda, G., Li, L. -J., Loh, K. P., Zhang, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Chemistry+of+Two-Dimensional+Layered+Transition+Metal+Dichalcogenide+Nanosheets%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Chem%22%5BJournal%5D)">The Chemistry of Two-Dimensional Layered Transition Metal Dichalcogenide Nanosheets.</a> Nat. Chem. 5, 263-275 (2013).</li>
<li>Zhang, W., Wang, Q., Chen, Y., Wang, Z., Wee, A. T. S. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/2053-1583/3/2/022001/pdf">Van der Waals Stacked 2D Layered Materials for Optoelectronics.</a> 2D Mater. 3 (1-17), 02200(2016).</li>
<li>Li, M. -Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Epitaxial+Growth+of+a+Monolayer+WSe2-MoS2+Lateral+p-n+Junction+with+an+Atomically+Sharp+Interface%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Epitaxial Growth of a Monolayer WSe2-MoS2 Lateral p-n Junction with an Atomically Sharp Interface.</a> Science. 349, 524-528 (2015).</li>
<li>Wang, H., Yuan, H., Hong, S. S., Li, Y., Cui, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physical+and+Chemical+Tuning+of+Two-Dimensional+Transition+Metal+Dichalcogenides%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Soc.+Rev%22%5BJournal%5D)">Physical and Chemical Tuning of Two-Dimensional Transition Metal Dichalcogenides.</a> Chem. Soc. Rev. 44, 2664-2680 (2015).</li>
<li>Wang, Q. H., Kalantar-Zadeh, K., Kis, A., Coleman, J. N., Strano, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electronics+and+Optoelectronics+of+Two-Dimensional+Transition+Metal+Dichalcogenides%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.Nanotechnol%22%5BJournal%5D)">Electronics and Optoelectronics of Two-Dimensional Transition Metal Dichalcogenides.</a> Nat.Nanotechnol. 7, 699-712 (2012).</li>
<li>Kim, K. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large-Scale+Pattern+Growth+of+Graphene+Films+for+Stretchable+Transparent+Electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Large-Scale Pattern Growth of Graphene Films for Stretchable Transparent Electrodes.</a> Nature. 457, 706-710 (2009).</li>
<li>Shalom, M., Gimenez, S., Schipper, F., Herraiz-Cardona, I., Bisquert, J., Antonietti, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+Carbon+Nitride+Growth+on+Surfaces+for+Hydrogen+Evolution+Electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem%22%5BJournal%5D)">Controlled Carbon Nitride Growth on Surfaces for Hydrogen Evolution Electrodes.</a> Angew. Chem. 126, 3728-3732 (2014).</li>
<li>Liu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metal-Free+Efficient+Photocatalyst+for+Stable+Visible+Water+Splitting+via+a+Two-Electron+Pathway%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Metal-Free Efficient Photocatalyst for Stable Visible Water Splitting via a Two-Electron Pathway.</a> Science. 347, 970-974 (2015).</li>
<li>Jiang, J., Zou, J., Wee, A. T. S., Zhang, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+Single-Layer+g-C3N4%2FAg+Hybrids+for+Surface-Enhanced+Raman+Scattering+%28SERS%29%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.Rep%22%5BJournal%5D)">Use of Single-Layer g-C3N4/Ag Hybrids for Surface-Enhanced Raman Scattering (SERS).</a> Sci.Rep. 6 (1-10), 34599(2016).</li>
<li>Jiang, J., Zhu, L., Zou, J., Ou-yang, L., Zheng, A., Tang, H. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S000862231500113X">Micro/Nano-Structured Graphitic Carbon Nitride-Ag Nanoparticle Hybrids as Surface-Enhanced Raman Scattering Substrates with Much Improved Long-Term Stability.</a> Carbon. 87, 193-205 (2015).</li>
<li>Jariwala, D., Marks, T. J., Hersam, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mixed-dmensional+van+der+Waals+Heterostructures%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Mater%22%5BJournal%5D)">Mixed-dmensional van der Waals Heterostructures.</a> Nature Mater. 16, 170-181 (2017).</li>
<li>Late, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((GaS+and+GaSe+Ultrathin+Layer+Transistors%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">GaS and GaSe Ultrathin Layer Transistors.</a> Adv. Mater. 24, 3549-3554 (2012).</li>
<li>Klein, A., Lang, O., Schlaf, R., Pettenkofer, C., Jaegermann, W. <a target="_blank" href="https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.80.361">Electronically Decoupled Films of InSe Prepared by van der Waals Epitaxy: Localized and Delocalized Valence States.</a> Phys. Rev. Lett. 80, 361-364 (1998).</li>
<li>Gomes, L. C., Carvalho, A. <a target="_blank" href="https://arxiv.org/abs/1504.05627">Phosphorene Analogues: Isoelectronic Two-Dimensional Group-IV Monochalcogenides with Orthorhombic Structure.</a> Phys. Rev. B. 92 (1-8), 085406(2015).</li>
<li>Xue, D., Tan, J., Hu, J., Hu, W., Guo, Y., Wan, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anisotropic+Photoresponse+Properties+of+Single+Micrometer-Sized+GeSe+Nanosheet%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Anisotropic Photoresponse Properties of Single Micrometer-Sized GeSe Nanosheet.</a> Adv. Mater. 24, 4528-4533 (2012).</li>
<li>Antunez, P. D., Buckley, J. J., Brutchey, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tin+and+Germanium+Monochalcogenide+IV-VI+Semiconductor+Nanocrystals+for+Use+in+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Tin and Germanium Monochalcogenide IV-VI Semiconductor Nanocrystals for Use in Solar Cells.</a> Nanoscale. 3, 2399-2411 (2011).</li>
<li>Zhao, L. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultralow+Thermal+Conductivity+and+High+Thermoelectric+Figure+of+Merit+in+SnSe+Crystals%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Ultralow Thermal Conductivity and High Thermoelectric Figure of Merit in SnSe Crystals.</a> Nature. 508, 373-377 (2014).</li>
<li>Zhao, L. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrahigh+Power+Factor+and+Thermoelectric+Performance+in+Hole-Doped+Single-Crystal+SnSe%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Ultrahigh Power Factor and Thermoelectric Performance in Hole-Doped Single-Crystal SnSe.</a> Science. 351, 141-144 (2016).</li>
<li>Bhatt, V. P., Gireesan, K., Pandya, G. R. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0022024889900638">Growth and Characterization of SnSe and SnSe2 Single Crystals.</a> J. Cryst. Growth. 96, 649-651 (1989).</li>
<li>Yu, J. G., Yue, A. S., Stafsudd, O. M. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0022024881904693">Growth and Electronic Properties of the SnSe Semiconductor.</a> J. Cryst. Growth. 54, 248-252 (1981).</li>
<li>Zhang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tinselenidene%3A+a+Two-dimensional+Auxetic+Material+with+Ultralow+Lattice+Thermal+Conductivity+and+Ultrahigh+Hole+Mobility%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Rep%22%5BJournal%5D)">Tinselenidene: a Two-dimensional Auxetic Material with Ultralow Lattice Thermal Conductivity and Ultrahigh Hole Mobility.</a> Sci. Rep. 6 (1-9), (2016).</li>
<li>Liu, X., Li, Y., Zhou, B., Wang, X., Cartwright, A. N., Swihart, M. T. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cm501023w">Shape-Controlled Synthesis of SnE (E=S, Se) Semiconductor Nanocrystals for Optoelectronics.</a> Chem. Mater. 26, 3515-3521 (2014).</li>
<li>Franzman, M. A., Schlenker, C. W., Thompson, M. E., Brutchey, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solution-Phase+Synthesis+of+SnSe+Nanocrystals+for+Use+in+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Solution-Phase Synthesis of SnSe Nanocrystals for Use in Solar Cells.</a> J. Am. Chem. Soc. 132, 4060-4061 (2010).</li>
<li>Baumgardner, W. J., Choi, J. J., Lim, Y. -F., Hanrath, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((SnSe+Nanocrystals%3A+Synthesis%2C+Structure%2C+Optical+Properties%2C+and+Surface+Chemistry%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">SnSe Nanocrystals: Synthesis, Structure, Optical Properties, and Surface Chemistry.</a> J. Am. Chem. Soc. 132, 9519-9521 (2010).</li>
<li>Boscher, N. D., Carmalt, C. J., Palgrave, R. G., Parkin, I. P. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0040609007015301">Atmospheric Pressure Chemical Vapour Deposition of SnSe and SnSe 2 Thin Films on Glass.</a> Thin Solid Films. 516, 4750-4757 (2008).</li>
<li>Zhao, S., et al. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s12274-014-0676-8">Controlled Synthesis of Single-Crystal SnSe Nanoplates.</a> Nano Res. 8, 288-295 (2015).</li>
<li>Li, L., et al. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23311291">Single-Layer Single-Crystalline SnSe Nanosheets.</a> J. Am. Chem. Soc. 135, 1213-1216 (2013).</li>
<li>Jiang, J., et al. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/2053-1583/aa6aec/meta">Two-Step Fabrication of Single-Layer Rectangular SnSe Flakes.</a> 2D Mater. 4 (1-9), 021026(2017).</li>
</ol>

공개 하는 것이 없다.

여기, 증기 수송 증 착 방법 및 질소는 대기 압력 시스템에서 기법 에칭의 조합 처음 보고 됩니다. 이 프로토콜에서 중요 한 단계는 단일 레이어 SnSe 조각 제작의 섹션입니다.
대량 샘플 높은-품질 단일 레이어 샘플 형태로 새겨져 있을 수 있습니다, 비록 대량 샘플의 두께 균일 해야 하며 대량 샘플의 분해 온도 에칭 온도 보다 높아야 한다. 결과 샘플 때문에 에칭 완전히 되 고 대부분 대량 샘플 낮은 범위 밀도가 있다.
스캐닝 터널링 현미경 (STM)의 응용 프로그램에 대 한 단일 레이어 샘플의 보험 밀도 충분 하지 않습니다. 그러나, 광전자 소자의 응용 프로그램에 대 한 보험 밀도 만족. 새로운 2D 그룹 IV monochalcogenides 자료에 관심이 최근 증가 하고있다, 우리가이 간단한 2 단계 제조 기술에 확장 될 수 있습니다 및 다른 사람 다른 대형 높은-품질의 준비에 도움이 될 것입니다 생각 ultrathin 2D...

2 차원 (2D) 자료에 대 한 연구는 그들의 대량 대응1 우수한, 광학, 전기 및 기계적 속성을가지고 2D 자료의 가능성으로 인해 그래 핀의 성공적인 분리 이후 최근 몇 년 동안에 피어 , 2 , 3 , 4 , 5. 2D 자료 분산 감지 8,9, 표면 강화 라만 분할 하는 물, 촉매 및 전자 기기6,7, 광전자 유망한 응용 프로그램 표시 10,11, 등 2D 자료로는 피부 박피 수 있는 계층화 된 물자의 큰 가족 보기 좋은 다양성, 반도체 전이 금속 dichalcogenides (TMDs 반 금속 그래 핀에서까지 ) 검은 단 열 6 각형 붕 소 질 화물 (h-BN)을 인 (BP). 이러한 자료와 그들의 heterostructures 최근 몇 년 동안, 잘 공부 된 많은 소설 속성 및 응용 프로그램12전시 하 고 있다. 덜 공부 하는 다른, 하지만 자료는 IIIA에 계층화 된 동등 하 게 2D 약속-(가스, GaSe, 및 곤충)13,14 및 IVA 통해-16,17 가족 (릿지, GeSe, SnS)15,를 통해 있다 또한 최근 받은 관심.
SnSe는 IVA에 속한다-그룹을 통해 및 원자 pnma 공간 그룹에서 배열 하 고 phosphorene의 결정 구조 같은 계층 내에서 묶 었와 orthorhombic 구조에서 결정 한다. SnSe 0.6 eV의 밴드 갭 좁은 간격 반도체 하지만 더 잘 알려진, 더 독특한 열전 속성에 대 한 그것으로 보고 923 K18,19 에서 2.6의 매우 높은 ZT (열전 그림 실력의) 값을가지고 는 그것의 독특한 전자 구조 및 낮은 열 전도성에 기인 했다. 대량 SnSe 크리스탈 상업적으로 사용할 수 있습니다 및 알려진된 방법으로 성장 될 수 있다, 하는 동안 방법 Stockbarger 방법20 또는 화학 수증기 수송 방법 등21, 성장 하는 큰 크기의 유 전체에 몇 가지 레이어 및 단일 레이어 SnSe 기판은 더 많은 도전. 매우 지향적인된 pyrolytic 흑연 (hopg 총 현재), 운 모, SiO2, Si3N4, 유리 등의 2D 소재 성장을 지원 하기 위해 많은 기질을 확인 하 고 있습니다. 저 비 SiO2 유는 가장 일반적으로 사용 되는 기판, field-effect 트랜지스터, 제조는 유 전기 뒷문의 일환으로 봉사 수 있습니다. 그래 핀 및 TMDs와 달리 우리의 경험에서 그것은 몇 레이어 또는 단일 레이어 SnSe 조각 micromechanical 각 질 제거 방법으로 얻기 어려운 대량 SnSe는 interlayer 바인딩 에너지22 32 meV의 높은 /2, 두께에 이르게 Å 레이어, exfoliated 조각의 가장자리를 따라도. 따라서, 공부 하 고 몇 가지 레이어 및 단일 레이어 SnSe의 새로운 전자 속성, 새로운 간단 하 고 저렴 한 비용 합성 메서드 고품질 대형 단일 레이어 SnSe 절연 기판에 크리스탈을 준비 하는 필요, 특히 SnSe는 이후 위대한 약속 낮은 중간 온도 범위19에서 에너지 변환 위한 열전 응용 프로그램에 대 한 후보자로 표시.
몇몇 연구원은 고품질 SnSe 결정을 합성 하는 방법을 개발 했습니다. 리 우 외. 23 , Franzman 외. 24 SnSe 나노 양자 점, nanoplates, 단일 결정 nanosheets, nanoflowers, 및 SnCl2 와 알 킬-phosphine-셀레늄 또는 dialkyl nanopolyhedra 등 다른 형태의 합성 솔루션 단계 방법을 사용 선구자로 diselenium입니다. Baumgardner 외. 25 bis[bis(trimethylsilyl)amino]tin(II) 뜨거운 trioctylphosphine, 주입 하 여 콜 로이드 SnSe 나노 입자 합성 그리고 그들은 직경에서 4 ~ 10 nm의 나노. Boscher 외. 26 주석 사염화 비율 10 diethyl 셀 렌, 그리고 그들의 합성 보다 큰 주석 사염화 및 diethyl 셀 렌 유도체를 사용 하 여 유리 기판에 SnSe 영화를 대기압 화학 증기 증 착 기법을 사용 SnSe 영화 했다 약 100 nm 두께 모양에 실버-블랙. 조 외. 27 사용 낮은 진공 시스템에 전송 증 착을 증기와 합성 운 모 기판에 단일-크리스탈 SnSe nanoplates 1-6 µ m의 정사각형 nanoplates을 얻은. 그러나, 단일 레이어 SnSe 취득 결정 되지 않습니다 이러한 기법을 사용 하 여. 리 외. 28 성공적으로 단일 레이어 단일 크리스탈 SnSe nanosheets SnCl4 와 서구2 단계인 한 냄비 합성 방법을 사용 하 여 합성. 그러나, 그들은 했다만 약 300의 가로 크기를 얻을 수 그들의 nanosheets에 대 한 nm. 우리는 최근 우리의 방법을 높은 품질, 대형 단계 순수29는 단일 레이어 SnSe 결정 성장 출판. 이 상세한 프로토콜은 다른 대형 고급 ultrathin 2D 자료가이 방법론을 사용 하 여 성장에 새로운 실무자 수 있도록 것입니다.

<table><tbody><tr><td>SnSe 분말</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>1315-06-6</td> <td>(99.999 %) 독성, 발암 성</td></tr><tr><td>Ar 가스</td><td></td><td></td><td>폭발</td></tr>성 <tr><td>H2 가스</td><td></td><td></td><td>가연성, 폭발성</td></tr><tr><td>SiO2 / Si 웨이퍼</td><td></td><td></td><td>300nm 두께의 SiO2 농도가 높은 도핑 된 Si</td></tr><tr><td>아세톤</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>67-64-1</td><td>독성, 인화성</td></tr><tr><td>이소프로판올</td><td>시그마-알드리치</td><td>67-63-0</td><td>가연성</td></tr><tr><td>석영관</td><td>Dongjing Quartz Company, 중국</td><td></td><td></td></tr><tr><td>세라믹 보트</td><td>Dongjing Quartz Company, 중국</td><td></td><td></td></tr><tr><td>광학 현미경</td><td>올림푸스, FastScan-A</td> 프로브 유형 및 ScanAsyst-air 스캐닝을 사용하는 BX51 <td></td><td></td></tr><tr><td>원자력 현미경</td><td>Bruker</td><td></td><td></td></tr><tr><td> 전자 현미경 JEOL</td><td>JSM-6700F</td><td></td><td></td></tr><tr><td>투과 전자 현미경 FEI</td><td>타이탄</td><td></td><td></td></tr><tr><td>튜브로</td><td>MTI Corporation</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

단일 레이어 사각형 snse 대형 조각의 대기압 제조

Atmospheric Pressure Fabrication of Large-Sized Single-Layer Rectangular SnSe Flakes

주석 셀 렌 (SnSe) phosphorene, 같은 버클 채운된 구조와 계층된 금속 칼코게나이드 물질의 가족에 속한다 고 차원 일렉트로닉스 장치에 응용 프로그램에 대 한 잠재적인 보이고 있다. SnSe 나노 합성 많은 방법은 개발 되었다, 단일 레이어 SnSe 조각 대형 조작 하는 간단한 방법은 큰 도전 남아 있다. 여기, 우리가 직접 대형 단일 레이어 사각형 SnSe 일반적으로 사용 되 SiO2/Si 기판 대기압 석 영 튜브에서 간단한 2 단계 제조 방법을 사용 하 여 절연에 부스러기를 성장 실험 방법을 보여줍니다. 로 시스템입니다. 단일 레이어 사각형 SnSe ~6.8 Å의 평균 두께를 조각 하 고 약 30 µ m × 50 µ m의 측면 크기 증기 증 착 기술과 질소 에칭 경로 전송의 조합에 의해 조작 했다. 우리는 형태학, 미세, 고 사각형 SnSe 부스러기의 전기적 특성을 특징 하 고 우수한 결정성 및 좋은 전자 속성을 획득. 2 단계 제조 방법에 대 한이 기사는 대기 압력 시스템을 사용 하 여 다른 유사한 2 차원, 대형, 단일 레이어 물질 성장 연구원을 도울 수 있다.

실험 장치, 광학 이미지, 원자 힘 현미경 (AFM) 이미지, 스캐닝 전자 현미경 (SEM) 이미지, 그리고 전송 전자 현미경 (TEM) 이미지 조작 SnSe 조각의 도식 다이어그램 그림 1에 나와 있습니다. 그림 2및 그림 3 광학 이미지는 전통적인 광학 현미경에 의해 수행 됩니다. 접 안 렌즈 렌즈는 10 배, 그리고 객 관 렌즈는 20 X, X, 50 및 100 X. 노출 시간은 약 0.3 초입니다. 얻은 광학 이미지의 해상도 1, 376 × 1, 038. 스캔 크기 1의 가로 세로비 30 µ m 이다. X 및 Y 오프셋 및 각도 모두 0으로 설정 됩니다. 스캔 속도가 512 샘플/라인 3.92 Hz입니다. 통합 이득 및 비례 이득 1.000 5.000로 각각 설정 됩니다. 진폭 기준, 드라이브 주파수 및 ...

프로토콜은 대형 단일 레이어 직사각형 모양의 SnSe는 대기압 석 영 튜브로 시스템에 저가 SiO2/Si 유 전체 웨이퍼에 부스러기를 성장 하는 2 단계 제조 기법을 보여주는 제공 됩니다.

단일 레이어 사각형 SnSe 대형 조각의 대기압 제조

Tin selenide (SnSe) belongs to the family of layered metal chalcogenide materials with a buckled structure like phosphorene, and has shown potential for ...

대기압 시스템에서 증기 수송 증착 기술과 질소 에칭 방법을 결합하는 합성 방법의 전반적인 목표는 유전체 기판에 고품질의 대형 단층 재료 제조를 시연하는 것입니다. 이 방법은 주석 설파이드, 게르마늄 셀레나이드 및 인듐 텔러라이드와 같은 단층 재료 크기의 2차원 선의 성장을 위한 일반적인 구조를 제공합니다. 이 기술의 주요 장점은 대기압 시스템에서 증기 수송 증착 기술과 질소 에칭 방법을 사용하여 저가의 이산화규소 실리콘 유전체에서 대형 단층 플레이크를 성장시킬 수 있다는 것입니다.이 기술의 의미는 자체 제한 질소 에칭 방법이 둘 다에 단층을 형성하는 데 도움이 될 수 있기 때문에 다른 2차원 재료의 제작으로 확장됩니다. 질소 분위기에서 텅스텐 디스 셀레 나이드, 주석 셀레나이드의 성장을 수행하고 질소가 재료를 에칭하는 것을 발견했을 때이 방법에 대한 아이디어를 처음 가졌습니다. 먼저 수평관로의 목표 온도를 1시간 동안 섭씨 560도로 설정하고 퍼니스를 가동합니다.온도가 섭씨 560도에 가까워지면 설정 키를 2초 동안 누릅니다. 매개변수 HAL"이 나타나면 설정 키를 1초 동안 눌러 다음 매개변수로 이동합니다. 설정 키를 계속 누릅니다.Cont equals three"가 나타나면 2로 설정합니다. 시스템은 Autotune 기능을 시작하여 Int, Pro 및 LT에 대한 값을 계산한 다음 시스템은 3으로 이동합니다. 재자동 튜닝이 필요한 경우 2로 설정합니다.직경이 1인치인 새 석영 튜브 안에 새 세라믹 보트를 놓습니다. 직경 2인치의 새로운 석영 튜브가 들어 있는 수평 튜브로 내부에 석영 튜브를 놓습니다. 튜브의 양쪽 끝이 단단히 고정되고 지지되는지 확인하십시오.퍼니스 뚜껑을 닫고 관로를 30분에 걸쳐 섭씨 1000도까지 가열합니다. 용광로를 섭씨 1000도에서 30분 동안 유지한 후 관로를 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 점차적으로 이동하여 석영관 벽과 세라믹 보트를 청소하기 위한 튜브의 전체 길이를 가열합니다. 그런 다음 용광로를 꺼서 관로를 실온으로 식히십시오.퍼니스가 식으면 퍼니스 뚜껑을 열고 후속 실험에 사용할 수 있는 세라믹 보트와 직경 1인치의 석영 튜브를 꺼냅니다. 다이아몬드 스크라이버를 사용하여 이산화규소 실리콘 웨이퍼를 1.5 x 2cm 샘플로 절단하여 성장 기판으로 사용합니다. 실리콘 기판을 아세톤, 이소프로판올 및 물로 청소합니다.그런 다음 질소로 기판을 불어 건조시킵니다. 클린 세라믹 보트에 0.01g의 셀레나이드 주석 분말을 넣습니다. 깨끗한 이산화규소 실리콘 기판을 세라믹 보트에 놓고 성장 면이 주석 셀레나이드 분말을 향하도록 합니다.그런 다음 깨끗한 1인치 직경의 석영 튜브 내부에 세라믹 보트를 놓습니다. 바깥쪽에 2인치 직경의 석영관이 들어 있는 수평 관로 내부에 직경 1인치의 석영관을 놓고 세라믹 보트가 관로의 가열 영역 상류에 위치하는지 확인합니다. 튜브의 양쪽 끝에 있는 플랜지를 조이고 벤트 밸브를 닫아 직경 2인치 석영 튜브를 밀봉합니다.이제 석영 튜브에 연결된 펌프를 켜고 튜브를 약 1 곱하기 10에서 마이너스 2 밀리바의 압력으로 펌핑하여 튜브의 공기와 수분을 제거합니다. 그런 다음 가스 유량계를 사용하여 가스 흐름을 제어하여 캐리어 가스 밸브를 엽니다. 대기압에 도달할 때까지 40sccm 아르곤과 10sccm 수소를 석영관에 주입합니다.그런 다음 벤트 밸브를 열어 석영 튜브로 가스가 지속적으로 흐를 수 있도록 합니다. 퍼니스 뚜껑을 닫고 분당 섭씨 35도의 가열 속도로 튜브로를 빠르게 가열합니다. 로 중앙의 온도가 섭씨 700도에 가까워지면 관로를 빠르게 움직여 주석 셀레나이드 분말을 노 중앙에 배치하여 분말을 증발시키고 이산화 규소 실리콘 표면에 벌크 플레이크를 증착합니다.15분의 성장 시간 후 퍼니스 뚜껑을 열어 관로를 실온으로 빠르게 냉각합니다. 한편, 아르곤-수소 운반 가스의 흐름을 최대화하여 미반응 가스와 입자를 튜브 밖으로 몰아내는 데 도움이 됩니다. 성장 과정이 완료되면 벌크 주석 셀레나이드 플레이크가 이산화 규소 실리콘 기판의 표면에서 얻어집니다.성장한 벌크 샘플을 위로 향하게 하여 깨끗한 새 세라믹 보트에 놓습니다. 세라믹 보트를 직경이 1인치인 깨끗한 새 석영 튜브 안에 넣습니다. 직경 2인치의 석영 튜브가 포함된 수평 튜브로 내부에 직경 1인치의 석영 튜브를 놓고 세라믹 보트는 튜브로의 가열 영역 상류에 위치합니다.튜브의 양쪽 끝에 있는 플랜지를 조이고 벤트 밸브를 닫아 직경 2인치 석영 튜브를 밀봉합니다. 그런 다음 석영 튜브에 연결된 펌프를 켜고 튜브를 약 10 곱하기 10 - 2밀리바의 압력으로 펌핑하여 튜브의 공기와 수분을 제거합니다. 그런 다음 펌프를 끕니다.가스 유량계를 사용하여 가스 흐름을 제어하여 캐리어 가스 밸브를 엽니다. 대기압에 도달할 때까지 석영관에 50sccm 질소를 주입합니다. 석영 튜브에서 가스가 지속적으로 흐를 수 있도록 vent valve를 엽니다.다음으로 퍼니스 뚜껑을 닫고 관로를 20분 안에 섭씨 700도까지 급속 가열합니다. 로 중앙의 온도가 섭씨 700도에 가까워지면 관로를 빠르게 움직여 벌크 샘플을 노 중앙에 배치하고 용광로를 약 5분에서 20분 동안 섭씨 700도로 유지하여 에칭 공정을 완료합니다. 그런 다음 퍼니스 뚜껑을 열어 관로를 실온으로 빠르게 냉각합니다.한편, 질소 가스의 흐름을 최대화하여 미반응 가스와 입자를 튜브 밖으로 몰아내는 데 도움이 됩니다. 마지막으로, 이산화규소 실리콘 기판의 표면에서 얻어진 단층 직사각형 모양의 주석 셀레나이드 플레이크를 관찰합니다. 벌크 및 단층 주석 셀레나이드 플레이크의 광학 현미경 이미지가 여기에 나와 있습니다.플레이크는 대략 직사각형이며 크기는 30 x 50 마이크로 미터이며 이산화 규소 실리콘 기판에서 무작위로 자랍니다. 벌크 주석 셀레나이드 플레이크의 AFM 이미지는 54.9나노미터 두께의 평평한 표면을 보여주었습니다. 초박형 직사각형 플레이크의 두께는 6.8 옹스트롬으로 단층 주석 셀레나이드의 이론적 값에 가깝습니다.SEM에 의해 관찰된 벌크 및 단층 주석 셀레나이드 플레이크의 모양과 치수는 광학 현미경 이미지와 일치합니다. EDX 스펙트럼은 벌크 샘플에서 주석과 셀레나이드의 원자 비율이 1 대 0.92임을 보여줍니다. 이송된 주석 셀레나이드 단편의 TEM 이미지가 여기에 나와 있습니다.단층 주석 셀레나이드 단편의 선택된 영역 전자 회절 패턴은 직교 대칭 회절 패턴을 나타내며, 이는 샘플이 본질적으로 단결정임을 나타냅니다. 전송된 주석 셀레나이드 단편의 고해상도 TEM 이미지는 0 음극 1 및 0 음극 1 음극 1 평면에서 두 개의 직교 격자 무늬를 보여줍니다. 격자 무늬 사이의 각도는 약 86.5도이며, 이는 사방정계 결정 구조에 해당합니다.이 기술을 숙달하면 제대로 수행하면 약 2시간 30분 안에 완료할 수 있습니다. 이 절차를 시도하는 동안 용광로가 작동 현장의 정확한 위치로 빠르게 이동하도록 하고 에칭 공정이 질소 분위기 아래에서 수행된다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 이 절차에 따라 황화주석 및 셀레나이드갈륨과 같은 다른 재료를 제조하여 이러한 재료의 고유한 특성을 연구할 수 있습니다.이 기술은 2D 재료 합성 분야의 연구자들이 대기압 시스템에서 이러한 단층 재료의 성장 및 에칭 메커니즘을 탐구할 수 있는 길을 열 수 있습니다. 이 비디오를 시청한 후에는 대기압 시스템에서 증기 수송 증착 기술과 후속 질소 에칭 방법을 통해 단층 재료를 제작하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.

atmospheric-pressure-fabrication-large-sized-single-layer-rectangular

Research

연구

JoVE Journal

Engineering

공학

우리는 2 차원 (2D) 전구체의 패턴과 재구성 입자의 합성 실험 내용을 설명합니다. 이 방법론은 polyhedra과 마이크로에서 센티미터 규모에 이르기까지 다양한 길이의 비늘에서 붙잡는 장치를 포함하여 모양의 다양한 입자를 생성하는 데 사용할 수 있습니다.

종이 접기 고취 패턴 및 재구성 입자의 자기 조립

각종 절차는 복합 산화물 박막의 에피 택셜 성장을위한 원자 정의 된 템플릿을 준비하기 위해 설명되어 있습니다. 단결정 된 SrTiO3 3 (001) 및 (3)의 DyScO 화학적 처리는 (110) 기판은 원자 적으로 매끄러운 표면 단일 말단을 수득 하였다. 칼슘이 Nb를 3 O (10) - 나노 시트는 임의의 기판에 원자 적으로 정의 된 템플릿을 만드는 데 사용되었다.

복합 산화물 박막의 에피 택셜 성장을위한 원자 적으로 정의 된 템플릿

주석 황화물(SnS)은 지구가 풍부하고 독성이 없는 태양 전지의 후보 물질입니다. 여기에서는 4.36%의 인증된 전력 변환 효율을 산출하는 원자층 증착과 3.88%의 열 증발을 산출하는 SnS 태양 전지의 제조 절차를 보여줍니다.

열 증발 및 원자 층 증착에 의해 기록 효율 SNS 태양 전지 만들기

우리는 대면적(최대 직경 13cm) 및 초박형(8nm) 고분자 필름의 제조 방법을 설명합니다. 기판에서 필름을 박리하기 위해 희생 중간층을 사용하는 대신, 우리는 임의로 넓은 영역에 적합한 자체 제한 표면 처리를 사용합니다.

대 면적의 제작은 초박막 고분자 필름을 무료 서

우리는 미크론 크기의 새로운 물질 플레이크를 기질에 기계적 박리 및 증착, 수송 실험을 위한 실험 장치 구조 제작, 0.300K의 낮은 온도와 최대 12T의 자기장에서 건조 헬륨 근접 주기 저온 유지 장치에서의 자기 수송 측정 방법을 설명합니다.

소설 재료의 저온 Magnetotransport 측정을위한 고급 실험 방법

나노 시트에 적층 물질의 액체 각질 제거를위한 프로토콜은, 현미경 및 분광 기술에 의해 크기 선택 및 크기 측정이 표시됩니다.

액체 박리 전이 금속 Dichalcogenide 제어 된 크기와 나노 시트와 두께의 준비 : 예술 프로토콜의 주

여기, 선물이 3 차원 그래 핀 기반 polyhedrons을 통해 종이 접기 같은 자체 접는의 제조에 대 한 프로토콜.

3 차원 그래 핀 기반 Polyhedrons을 통해 종이 접기 같은 자체 접는의 제조

공기 민감한 2 차원 재료의 큰 얇은 조각 토닝과 글러브 외부 분석에 대 한 안전 하 게 그들을 수송 하는 방법을 제시 합니다.

각 질 제거 및 큰 지역의 분석 공기 과민 한 2 차원 재료

이 작품에서 우리는 위치와 상대 방향을 정밀하게 제어하여 초박형 층 2D 재료를 적층하여 새로운 결정 (반 데르 발스 이종 구조)을 만드는 데 사용되는 기술을 설명합니다.

정밀 회전 정렬을 통해 반 데르 발스 이종 구조 제작

이 기사는 고도로 조정 가능한 맞춤형 전달 설정을 기반으로 하는 수정된 건식 전달 기술을 활용하여 정밀한 비틀림 각도를 가진 고품질 그래핀 기반 모아레 초격자 장치를 제작하기 위한 최적화된 경험 기반 프로토콜을 제시합니다.

고품질 그래핀 기반 모아레 초격자 소자를 위한 최적화된 제작 절차

이 연구는 2차원 재료의 단일 플레이크를 생산하고 van der Waals 상호 작용만을 사용하여 복잡한 이종 구조로 조립하기 위한 잔류물이 없는 제조 방법론을 제시합니다. 이 기술은 외부 물질 및 특정 실험 조건의 필요성을 제거하여 상향식, 하향식 및 모듈식 적층 공정을 통해 복잡한 이종 구조 어셈블리를 가능하게 합니다.

van der Waals의 잔류물 없는 제작: 2차원 재료의 이종 구조

학습하세요 대기압 환경에서 증기 수송 증착과 질소 에칭을 결합하여 저비용 SiO₂/Si 기판에 고품질 단층 SnSe 플레이크를 제조하는 방법을. 이 기술은 2차원 재료 합성 연구에 활용됩니다.

단일 레이어 사각형 SnSe 대형 조각의 대기압 제조

더 많은 동영상 탐색