Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

Residuvrije fabricage van van der Waals heterostructuren van tweedimensionale materialen

1.6K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/68540

⸱

18 juli 2025

 ,  , 
1School of Mechanical and Robotics Engineering, Gwangju Institute of Science and Technology

* These authors contributed equally

In dit artikel

Samenvatting

Deze studie presenteert een residuvrije fabricagemethodologie voor het produceren van enkele vlokken van tweedimensionale materialen en het samenvoegen ervan tot complexe heterostructuren met alleen van der Waals-interacties. De techniek elimineert de noodzaak van externe stoffen en specifieke experimentele omstandigheden, waardoor complexe heterostructuurassemblages mogelijk zijn door middel van bottom-up, top-down en modulaire stapelprocessen.

Samenvatting

In dit werk wordt een unieke methodologie gepresenteerd die gebruik maakt van van der Waals (vdW) interacties om residuvrije enkelvoudige vlokken van tweedimensionale (2D) materialen te fabriceren, die vervolgens worden geassembleerd tot ingewikkelde heterostructuren. De aanpak is erop gericht ervoor te zorgen dat de vlokken vrij zijn van residuen die hun eigenschappen en prestaties kunnen beïnvloeden. Bewijs van atoomkrachtmicroscopie en Raman-spectroscopie bevestigt dat de overgedragen hexagonale boornitride (h-BN) en molybdeendisulfide (MoS2) vlokken uitstekende vlakheid en rekvrije eigenschappen vertonen, die cruciaal zijn voor verschillende toepassingen in elektronica en opto-elektronica. Bovendien worden de opname- en loslaatprocessen van een doelvlok gedemonstreerd met behulp van een residuvrije stempel, gecontroleerd door het type uitgeoefende kracht op het grensvlak, normaal of afschuiving. Door de beweging van de residuvrije stempel zorgvuldig te sturen, wordt een succesvolle assemblage van h-BN/MoS2/h-BN heterostructuren bereikt door middel van zowel bottom-up als top-down stapelprocessen. Bovendien werden voorgeassembleerde heterostructuren modulair gestapeld om een complexere heterostructuur te creëren, wat de veelzijdigheid van de voorgestelde methodologie aantoont. Dit werk maakt het niet alleen mogelijk om residuvrije enkelvoudige vlokken van 2D-materialen te bereiken, maar maakt ook de weg vrij voor verbeterde fabricagetechnieken in vdW-heterostructuren.

Inleiding

De snelle ontwikkeling van tweedimensionale (2D) materialen heeft tal van onderzoeksgebieden aanzienlijk getransformeerd, waardoor ongekende mogelijkheden zijn ontstaan voor geavanceerde apparaten. De opmerkelijke eigenschappen van deze materialen, waaronder uitzonderlijke elektrische geleidbaarheid, mechanische sterkte en thermische stabiliteit, maken ze tot ideale kandidaten voor toepassingen in elektronische en opto-elektronische apparaten, oplossingen voor thermisch beheer, energieopslagsystemen en sensoren 1,2,3,4,5,6,7,8 . Bovendien verbetert de mogelijkheid om van der Waals (vdW) heterostructuren te construeren hun functionaliteit, waardoor nauwkeurige engineering van bandstructuren en interacties tussen lagen mogelijk is 9,10,11,12,13. Deze mogelijkheid kan leiden tot nieuwe of verbeterde materiaaleigenschappen die zijn afgestemd op specifieke toepassingen.

De behandeling en manipulatie van 2D-materialen brengen echter aanzienlijke uitdagingen met zich mee, vooral bij het behoud van hun uitzonderlijke kwaliteit tijdens de verwerking. Residuverontreiniging door conventionele fabricagetechnieken kan de integriteit van de materialen aanzienlijk ondermijnen en hun prestaties en betrouwbaarheid in apparaten nadelig beïnvloeden14,15. Het gebruik van polymeren bij de fabricage van 2D-materialen laat vaak ongewenste resten achter 16,17. Om dit probleem aan te pakken, hebben verschillende onderzoekers geavanceerde fabricagetechnieken en schone overdrachtsprocessen onderzocht om de productie van zeer zuivere 2D-materialen te verbeteren. Wang et al. introduceerden een innovatieve assemblagetechniek die gebruikmaakt van vdW-adhesie om schone interfaces te bereiken in grafeen/boornitride-heterostructuren18. Voortbouwend op dit concept hebben Wen et al. onlangs een vdW-geassisteerde droge transfertechniek toegepast met behulp van h-BN als tussenlaag, waardoor afzonderlijke vlokken netjes konden worden losgemaakt door de vdW-laag19 zijdelings af te pellen. In een opmerkelijke eerdere techniek ontwikkelden Pizzocchero et al. de "hot pick-up"-techniek voor batchassemblage van heterostructuren, waarbij een snelle en hoogrenderende productie van blaarvrije interfaces werd aangetoond door te stapelen bij verhoogde temperaturen20. Bovendien stelden Wang et al. een polymeervrije benadering voor met behulp van flexibele siliciumnitridemembranen, die een schone assemblage mogelijk maakt onder ultrahoog vacuüm en hoge temperaturen21. Hoewel eerdere studies uitstekende methoden hebben ontwikkeld, blijft het essentieel om residuvrije afzonderlijke vlokken te verkrijgen en een eenvoudige verwerkingsmethode te implementeren. Daarom is het ontwikkelen van effectieve methoden voor residuvrije verwerking cruciaal voor het maximaliseren van het potentieel van 2D-materialen in praktische toepassingen.

In het eerdere werk van Lee et al. werd een nieuwe fabricagemethode ontwikkeld die gebruikmaakt van de inherente vdW-interacties tussen 2D-materialen om afzonderlijke vlokken te verkrijgen en heterostructuren te assembleren zonder gebruik te maken van polymeersteunlagen22. Uitgebreide karakterisering, waaronder atoomkrachtmicroscopie (AFM), transmissie-elektronenmicroscopie met hoge resolutie (HR-TEM), röntgenfoto-elektronenspectroscopie (XPS) en elektrische metingen, bevestigden de residuvrije aard van zowel de overgedragen vlokken als de resulterende heterostructuren. Voortbouwend op dit residuvrije overdrachtsplatform, biedt het huidige werk een gedetailleerde en protocolgerichte gids die het hele proces bestrijkt, van experimentele opstelling tot de uitgebreide assemblagetechniek van complexe heterostructuren. Met name het opzetten van een droog transfersysteem, strategieën voor het voorbereiden van stempels en geoptimaliseerde procedures voor het verkrijgen van schone en dunne vlokken h-BN en MoS2 worden gedetailleerd. Deze materialen worden veel gebruikt vanwege hun sterke vdW-hechting en voordelige elektronische eigenschappen 13,23,24,25. Daarnaast worden systematische technieken voor sequentiële opname en residuvrije afgifte beschreven, samen met verschillende heterostructuurassemblagetechnieken zoals top-down, bottom-up en modulaire stapelprocessen.

Het artikel is als volgt ingedeeld: stap 1 en stap 2 beschrijven het ontwerp van het droge transfersysteem en de fabricage van twee soorten stempels, waaronder een pre-exfoliatiestempel en een tapestempel. Stap 3 schetst het proces voor het produceren van residuvrije vlokken met behulp van deze stempels. Stap 4 en stap 5 beschrijven de procedures voor verticaal stapelen via residuvrije stempel, waardoor de constructie van complexe heterostructuren mogelijk wordt. Ten slotte presenteert stap 6 een AFM-tip knijptechniek om grensvlakblaren selectief te verwijderen, waardoor de kwaliteit van de grensvlakken na montage wordt verbeterd. Over het algemeen zijn deze protocollen bedoeld om een veelzijdige en reproduceerbare methodologie te bieden voor het fabriceren van schone en hoogwaardige 2D-heterostructuren.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

De details van de verbruiksartikelen en apparatuur die in dit onderzoek zijn gebruikt, staan vermeld in de materiaaltabel.

1. Instrumentatie voor de residuvrije fabricage

OPMERKING: De residuvrije fabricage van 2D-materialen wordt uitgevoerd onder omgevingsomstandigheden met behulp van een op maat gemaakte droge transferopstelling. De opstelling bestaat uit drie hoofdcomponenten: een op maat gemaakte optische microscoop, een XY-as monstertrap en een XYZ-as stempelmanipulator (Figuur 1A). Deze componenten zijn geïnstalleerd op een anti-vibratietafel om externe verstoring tijdens het gebruik tot een minimum te beperken. De instelling wordt handmatig bediend.

  1. Optische microscoop: Rust de op maat gemaakte commerciële optische microscoop uit met objectieven voor lange afstanden (5×, 10×, 20×, 50× en 100×) en een digitale camera om de juiste vergroting en voldoende verwerkingsruimte te bereiken. Sluit de camera aan op de computer en controleer de compatibiliteit met de software voor gegevensverzameling.
  2. XY-as monstertrap: Stel twee lineaire translatiefasen samen om nauwkeurige aanpassingen van de monsterfase in zowel de X- als de Y-richting mogelijk te maken. Installeer bovendien een platte monsterhouder om het monster goed boven de tafel te plaatsen (Figuur 1B).
  3. XYZ-as stempelmanipulator: Monteer drie lineaire vertaalfasen met een rechthoekige montageplaat om een XYZ-as manipulator te bouwen met nauwkeurige aanpassingen. Gebruik vervolgens een extra rechthoekige montageplaat en een magnetische plaat om een stempel stevig met een magneet te bevestigen (Afbeelding 1C).
    OPMERKING: De manipulator moet dicht genoeg bij de monsterfase worden geïnstalleerd om voldoende toegang tot de stempel te bieden. Bovendien kan de translatietafel meer dan 2 cm in de richting van de Z-as bewegen.

2. Voorbereiding van de stempel

OPMERKING: De grootte van het stuk tape dat is gebruikt om de stempels te maken, heeft geen significante invloed op het proces. Bovendien wordt aanbevolen om de afdeklaag onmiddellijk te verwijderen voordat u de stempel gebruikt om een veilige hechting te garanderen.

  1. Maak een dubbelzijdige tapestempel (pre-exfoliatiestempel).
    1. Knip een stuk dubbelzijdige Kapton-tape in een rechthoekige vorm van 4 mm × 5 mm (Figuur 2A).
    2. Plak het stuk dubbelzijdig plakband op de middelste rand van een glasplaatje en verwijder vervolgens de afdekfolie (Figuur 2B).
  2. Maak een enkelzijdige tapestempel (tapestempel).
    1. Knip een stuk enkelzijdig plakband in een ruitvorm, met elke kant 5-6 mm lang (Figuur 2C).
    2. Maak het identiek aan de dubbelzijdige tapestempel beschreven in stap 2.1.
    3. Plak het stuk enkelzijdige tape met de kleefzijde naar boven en zorg ervoor dat het smalle hoekpunt 1 mm buiten de rand van de glasplaat uitsteekt op de dubbelzijdige tape (Figuur 2D).
      OPMERKING: Aangezien de enkelzijdige tape verder reikt dan de rand van de glasdia, is gekozen voor een tape met een hoge stijfheid om buigen tijdens het gebruik van de stempel te minimaliseren.
    4. Verwijder de afdekfolie om het kleefoppervlak van de enkelzijdige tape bloot te leggen.

3. Vervaardiging van residu-vrij gebied en enige vlok

  1. Voer het pre-exfoliatieproces uit op een bulkkristal.
    1. Bereid een stuk bulkkristal voor met een wattenstaafje en een scheermesje.
    2. Bevestig het kristal op het kleefoppervlak van de pre-exfoliatiestempel (Figuur 3A). Plaats vervolgens nog een pre-exfoliatiestempel op het kristal om een sandwichconfiguratie te creëren.
      OPMERKING: Bij het gebruik van pre-exfoliatiestempels is het van cruciaal belang ervoor te zorgen dat het hele oppervlak van het bulkkristal gelijkmatig aan de stempel hecht, wat cruciaal is voor het verkrijgen van een groot en vlak oppervlak na het exfoliatieproces.
    3. Exfolieer voorzichtig en herhaal dit proces 3 tot 5 keer totdat een schoon en uniform submicron-dik kristal is verkregen (Figuur 3B).
      OPMERKING: Het aantal iteraties dat nodig is in het exfoliatieproces moet worden herhaald totdat een voldoende uniform en dun voorgeëxfolieerd kristal is bereikt. Dit proces bepaalt de dikte en kwaliteit van het residuvrije gebied dat vervolgens wordt verkregen.
  2. Bereid een schoon siliciumdioxide/silicium (SiO2/Si) substraat voor.
    OPMERKING: Om de kans op externe resten te minimaliseren, werd de toestand van het gereinigde substraat vóór gebruik onderzocht met een 100x optische microscoop. Voor de visuele identificatie van dunne 2D-materialen wordt een 300 nm dikke SiO2 aanbevolen.
    1. Snijd de thermisch gekweekte 300 nm dikke SiO2/Si wafer met behulp van een wafer in stukken van 1 cm × 1 cm.
    2. Dompel de substraten onder in zeer zuiver aceton van elektronische kwaliteit en sonificeer gedurende 2 minuten met behulp van een ultrasone reiniger.
      OPMERKING: Acetonsonicatiereiniging wordt uitgevoerd in een zuurkast.
    3. Spoel de substraten af met ultrazuiver gedeïoniseerd water.
    4. Droog de substraten met een stikstofstraal en leg ze vervolgens minimaal 5 minuten op een warmhoudplaat boven 100 °C om te voorkomen dat er oplosmiddel achterblijft.
    5. Voer een zuurstofplasmabehandeling uit met een zuurstofgasdebiet van 100 sccm, een basisdruk van 1 × 10-2 Torr en een vermogen van 100 W. Stabiliseer de gasstroom gedurende 60 s, breng plasma aan gedurende 10 s, spoel vervolgens gedurende 20 s en ontlucht nog eens 20 s.
  3. Verkrijg het residuvrije gebied (Video 1).
    OPMERKING: Video 1 toont de verwerving van een residuvrij gebied van voorgeëxfolieerd h-BN. Figuur 2E toont het voorbeeldbeeld van het instrument om te helpen bij het begrijpen van het proces. De reden waarom het tapestuk aan de middelste rand van de glasplaat is bevestigd, is om interferentie tussen de monsterfase en de stempelmanipulator te minimaliseren (afstand ≈ 1 cm).
    1. Plaats het voorgeëxfolieerde kristal op de monsterfase.
      OPMERKING: Alle monsters die op de monsterhouder zijn geladen, worden bevestigd met een dubbelzijdige tape.
    2. Bevestig de tapestempel met een kantelhoek van minimaal 5° met behulp van een magneet op de magnetische plaat van de stempelmanipulator. De kanteling van de stempel wordt bereikt door de glazen schuifstapel te gebruiken als ondersteuning aan de achterkant van de stempel (Figuur 2E).
      OPMERKING: Deze kanteling wordt consequent gebruikt in alle processen met betrekking tot de tapestempel.
    3. Lijn de tapestempel uit boven het voorgeëxfolieerde kristal door de samplefase aan te passen.
    4. Bevestig de tapestempel op het bovenoppervlak van het kristal door de stempelmanipulator in de -Z-richting te zetten (Figuur 3C).
    5. Exfolieer het dunne residuvrije gebied voorzichtig door de stempelmanipulator in de +Z-richting te zetten (Figuur 3D).
      OPMERKING: Bij het exfoliëren van het residuvrije gebied resulteert het gelijktijdig verplaatsen van de monsterfase in de +X-richting in stabielere verwerkingsprestaties door de spanning op het exfoliërende materiaal te verminderen, wat het bereiken van een groter residuvrij gebied vergemakkelijkt. Bovendien worden alleen gebieden die niet in contact komen met de tape beschouwd als residuvrije gebieden.
  4. Bereik residuvrije losse vlokken en een residuvrije stempel (Video 2 en Video 3).
    OPMERKING: Video 2 en Video 3 demonstreren het proces van het verkrijgen van residuvrije enkelvoudige vlokken van respectievelijk h-BN en MoS2.
    1. Plaats een gereinigd substraat op de monsterfase.
    2. Hecht het residuvrije gebied stevig aan de ondergrond door de stempelmanipulator in de richting -Z te zetten (Afbeelding 3E).
    3. Scrub de enkele vlok door de stempelmanipulator in de +Z-richting te zetten (Figuur 3F).
      OPMERKING: De vlok wordt geëxfolieerd door vdW-interacties met het substraat. Net als bij het proces voor het verkrijgen van het residuvrije gebied dat in stap 3.3.5 wordt beschreven, is het nuttig om de monsterfase tegelijkertijd in de +X-richting te verplaatsen om de delaminatie van de residuvrije vlok te vergemakkelijken. Een residuvrij gebied kan worden gebruikt om herhaaldelijk enkele vlokken te verkrijgen. Bovendien dient het resterende residuvrije gebied als het residuvrije stempel dat wordt gebruikt voor de manipulatie van de vlokken.

4. Principes van manipulatie van doelvlokken: processen voor oppakken en loslaten

  1. Pak de doelvlok op met behulp van de residuvrije stempel.
    1. Lijn de residuvrije stempel uit met de doelvlok door de stempelmanipulator aan te passen.
    2. Maak contact met een deel van de doelvlok met de residuvrije stempel door de stempelmanipulator in de richting -Z te bewegen (Figuur 4A).
    3. Til de doelvlok met de residuvrije stempel op door de stempel voorzichtig in de +Z-richting aan te passen Figuur 4B).
      OPMERKING: De vdW-hechtingsenergie tussen de 2D-materialen is groter dan die tussen de SiO2 en de 2D-materialen, waardoor het opnameproces mogelijk is.
  2. Laat de doelvlok los op een substraat.
    1. Plaats een gereinigd substraat op de monsterfase.
    2. Lijn de opgepakte vlok uit met de doelpositie door de stempelmanipulator aan te passen.
    3. Maak stevig contact met het hele gebied van de doelvlok met het substraat door de stempelmanipulator in de richting -Z te zetten (Figuur 4C).
      OPMERKING: Zorg ervoor dat er voldoende contact wordt gemaakt met het residuvrije gebied van de stempel, terwijl het tapegebied onaangeroerd blijft om de vorming van onnodige resten te voorkomen.
    4. Leg de doelvlok van de residuvrije stempel door de stempelmanipulator in de +X-richting te zetten Figuur 4D).
      OPMERKING: Het losgaveproces maakt gebruik van beweging in de -X-richting om schuifkracht uit te oefenen op de vdW-interface tussen de 2D-materialen, wat resulteert in supersmering. Bovendien zorgt het gelijktijdig verplaatsen van de sampletrap in de richting van -X voor een soepelere uitvoering van het releaseproces.

5. Fabricage van residuvrije vdW-heterostructuurassemblages

OPMERKING: Alle oppak- en vrijgaveprocessen worden uitgevoerd zoals beschreven in sectie 4 met behulp van de MoS2-residuvrije stempel. Synthetische MoS2-kristallen (groei van de fluxzone) en h-BN-kristallen (groei van aambeeldcellen onder hoge druk) worden gebruikt.

  1. Voer stap 3 uit om de vereiste enkele vlokken van MoS2 en h-BN te verkrijgen, evenals de residuvrije stempel.
    OPMERKING: Alle afzonderlijke vlokken zijn opzettelijk dicht op het substraat geplaatst voor visualisatie in Video 4.
  2. Monteer de h-BN/MoS2/h-BN heterostructuur door middel van een bottom-up stapelproces, aangeduid als Hetero A (Video 4).
    1. Pak de MoS2-vlok op met de MoS2-residuvrije stempel.
      OPMERKING: De vdW-hechtingsenergie tussen 2D-materialen is groter dan die tussen SiO2 en de 2D-materialen, waardoor de succesvolle combinatie van de doelvlok en de residuvrije stempel met elke koppeling van h-BN en MoS2 mogelijk is.
    2. Laat het los op de h-BN-vlok en monteer zo de MoS2/h-BN-structuur.
      OPMERKING: Als een deel van de toplaag tijdens de montage in contact komt met het SiO 2-substraat, kan een stabielere release worden bereikt. Omgekeerd, als de toplaag geen contact kan maken met de ondergrond, kan er ook supersmering optreden tussen de bovenste en onderste lagen. In deze context is het essentieel om het overlappende gebied tussen de residuvrije stempel en de doelvlok tijdens het oppakproces te minimaliseren om een effectieve afgifte te garanderen.
    3. Pak nog een h-BN-vlok op en laat deze los op de MoS2/h-BN-structuur (Figuur 5).
  3. Monteer de h-BN/MoS2/h-BN-heterostructuur door middel van een top-down stapelproces, aangeduid als Hetero B (Video 5).
    1. Pak de h-BN-vlok op met behulp van de MoS2-residuvrije stempel.
    2. Gebruik de opgepakte h-BN-vlok om de MoS2-vlok te bedekken en pak vervolgens de MoS2-vlok op met de reeds opgepakte h-BN-vlok, zodat een h-BN/MoS2-structuur ontstaat.
    3. Laat de gecombineerde structuur los op een andere h-BN-vlok (Figuur 6).
      OPMERKING: Om het daaropvolgende modulaire stapelproces te vergemakkelijken, is één laag van de heterostructuur opzettelijk ontworpen om een voldoende groot gebied te hebben voor het opnameproces.
  4. Monteer Hetero A en Hetero B als een zeslaagse heterostructuur door middel van een modulair stapelproces (Video 6).
    1. Pak de hele Hetero B op met behulp van de residuvrije stempel.
    2. Laat de Hetero B los op de Hetero A.
      OPMERKING: Het combineren van twee heterostructuren leidt tot demontage door contact met elkaar. Daarom wordt aanbevolen om het vrijgaveproces in één keer uit te voeren. Bovendien verbetert het verder verplaatsen van de monstertrap in de richting van -X de prestaties van het modulaire stapelproces.

6. AFM-tip knijptechniek

OPMERKING: Deze techniek is een optioneel proces dat is ontworpen om de assemblage te verbeteren en dient als nabewerkingsmethode voor het verwijderen van blaren of vervuiling gevormd op de hetero-interface.

  1. Voorzie een siliconen punt van een hoge veerconstante.
    OPMERKING: De contactloze punt is zeer geschikt voor het knijpproces.
  2. Laad het monster op de AFM-fase.
  3. Stel een geschikte uitgeoefende kracht in bij een scansnelheid van 1 Hz en een Z-servoversterking van 1. Het wordt aanbevolen om de kracht geleidelijk te verhogen, te beginnen met een lage waarde (bijvoorbeeld tussen 5 nN en 2000 nN).
  4. Verhoog geleidelijk de uitgeoefende kracht van 30 nN naar 1000 nN tijdens het knijpproces. Pas het scanbereik aan om de gehele hetero-interface te bestrijken, tot aan de randen van elke vlok, om ervoor te zorgen dat blaren volledig worden verwijderd.
    OPMERKING: De optimale kracht voor het knijpproces varieert afhankelijk van de monsterdikte en de toestand van de interface.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

Het hierin beschreven protocol fabriceert residuvrije enkelvoudige vlokken en complexe heterostructuurassemblages door uitsluitend gebruik te maken van vdW-interacties. In de vorige studie werden uitgebreide karakteriseringen van de oppervlaktemorfologie, chemische samenstelling en elektrische eigenschappen van residuvrije MoS2-vlokken uitgevoerd22. Zoals te zien is in figuur 7, werd HR-TEM ...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

Door gebruik te maken van vdW-interacties en de richting van de uitgeoefende krachten op de vdW-interface te beheersen, kunnen structuren worden geassembleerd, variërend van residuvrije enkelvoudige vlokken tot heterostructuren. In tegenstelling tot andere benaderingen elimineert deze methode de noodzaak van complexe infrastructuur, strenge fabricageprocessen en experimentele variabelen zoals blootstelling aan polymeren, oplosmiddelen of temperatuurschommelingen23,24

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

Dit onderzoek werd ondersteund door de National Research Foundation (NRF) of Korea-subsidie, gefinancierd door de Koreaanse regering (het ministerie van Wetenschap en ICT) (RS-2022-NR070247 en RS-2023-00218908) en de GIST-MIT Research Collaboration-subsidie, gefinancierd door de GIST.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Atomaire krachtmicroscoopPark SystemsXE-100
Confocale Raman-microscoopHoribaLabRAM HR Evolution
Contactmodus AFM-tip NanosensorsPPP-CONTSCRVoor contactmodus meting, Veerconstante: 0,2 N/m 
Digitale cameraSONYE3ISPM06300KPB
Dubbelzijdig Kapton-tapeDaehyun STST-930HVoor het bevestigen van de enkelzijdige tape op de glasplaat
h-BN kristal2D SemiconductorsBLK-hBNHogedruk aambeeldcel groei
MoS2 kristal2D SemiconductorsBLK-MoS2-SYNSynthetisch kristal, flux zone groei
Non-contactmodus AFM-tip NanosensorsPPP-NCHRVoor nano knijpen, Hoge veerconstante: 42 N/m
Optische microscoopOLYMPUSBX51
Plasma systeem Femto ScienceCUTE-1MP/RVoor zuurstofplasma behandeling
Eenzijdige tapeNitto DenkoRevalpha RA-98LS(N)Hoge stijfheid tape
Ultrasoon reinigerBranson5510E-DTH

Referenties

  1. Piacentini, A., et al. Stable Al2O3 encapsulation of MoS2-FETs enabled by CVD grown h-BN. Adv Electron Mater. 8 (9), 2200123(2022).
  2. Wu, Y., et al. scaled graphene transistors on diamond-like carbon. Nature. 472 (7341), 74-78 (2011).
  3. Zhang, S., et al. Memristors based on two-dimensional h-BN materials: synthesis, mechanism, optimization and application. NPJ 2D Mater Appl. 8 (1), 81(2024).
  4. Xia, F., Mueller, T., Lin, Y., Valdes-Garcia, A., Avouris, P. Ultrafast graphene photodetector. Nat Nanotechnol. 4 (12), 839-843 (2009).
  5. Lopez-Sanchez, O., Lembke, D., Kayci, M., Radenovic, A., Kis, A. Ultrasensitive photodetectors based on monolayer MoS2. Nat Nanotechnol. 8 (7), 497-501 (2013).
  6. Yan, Z., Liu, G., Khan, J. M., Balandin, A. A. Graphene quilts for thermal management of high-power GaN transistors. Nat Commun. 3 (1), 827(2012).
  7. Acerce, M., Voiry, D., Chhowalla, M. Metallic 1T phase MoS2 nanosheets as supercapacitor electrode materials. Nat Nanotechnol. 10 (4), 313-318 (2015).
  8. He, Q., et al. Fabrication of flexible MoS2 thin-film transistor arrays for practical gas-sensing applications. Small. 8 (19), 2994-2999 (2012).
  9. Geim, A. K., Grigorieva, I. Van der Waals heterostructures. Nature. 499 (7459), 419-425 (2013).
  10. Bellus, M. Z., et al. Type-I van der Waals heterostructure formed by MoS2 and ReS2 monolayers. Nanoscale Horiz. 2 (1), 31-36 (2017).
  11. Hong, X., et al. Ultrafast charge transfer in atomically thin MoS2/WS2 heterostructures. Nat Nanotechnol. 9 (9), 682-686 (2014).
  12. Yan, R., et al. Esaki diodes in van der Waals heterojunctions with broken-gap energy band alignment. Nano Lett. 15 (9), 5791-5798 (2015).
  13. Withers, F., et al. Light-emitting diodes by band-structure engineering in van der Waals heterostructures. Nat Mater. 14 (3), 301-306 (2015).
  14. Dong, W., Dai, Z., Liu, L., Zhang, Z. Toward clean 2D materials and devices: Recent progress in transfer and cleaning methods. Adv Mater. 36 (22), 2303014(2024).
  15. Liu, H., Zhao, J., Ly, T. H. Clean transfer of two-dimensional materials: A comprehensive review. ACS Nano. 18 (18), 11573-11597 (2024).
  16. Pettes, M. T., Jo, I., Yao, Z., Shi, L. Influence of polymeric residue on the thermal conductivity of suspended bilayer graphene. Nano Lett. 11 (3), 1195-1200 (2011).
  17. Mondal, A., et al. Low Ohmic contact resistance and high on/off ratio in transition metal dichalcogenides field-effect transistors via residue-free transfer. Nat Nanotechnol. 19 (1), 34-43 (2024).
  18. Wang, L., et al. One-dimensional electrical contact to a two-dimensional material. Science. 342 (6158), 614-617 (2013).
  19. Wen, S., et al. Contamination-free assembly of two-dimensional van der Waals heterostructures toward high-performance electronics and optoelectronics. Appl Mater Today. 43, 102657(2025).
  20. Pizzocchero, F., et al. The hot pick-up technique for batch assembly of van der Waals heterostructures. Nat Commun. 7 (1), 11894(2016).
  21. Wang, W., et al. Clean assembly of van der Waals heterostructures using silicon nitride membranes. Nat Electron. 6 (12), 981-990 (2023).
  22. Lee, M., et al. Residue-free fabrication of 2D materials using van der Waals interactions. Adv Mater. 37 (21), 2418669(2025).
  23. Lee, G. -H., et al. Flexible and transparent MoS2 field-effect transistors on hexagonal boron nitride-graphene heterostructures. ACS Nano. 7 (9), 7931-7936 (2013).
  24. Lee, G. -H., et al. Highly stable, dual-gated MoS2 transistors encapsulated by hexagonal boron nitride with gate-controllable contact, resistance, and threshold voltage. ACS Nano. 9 (7), 7019-7026 (2015).
  25. Rokni, H., Lu, W. Direct measurements of interfacial adhesion in 2D materials and van der Waals heterostructures in ambient air. Nat Commun. 11 (1), 5607(2020).
  26. Eda, G., et al. Photoluminescence from chemically exfoliated MoS2. Nano Lett. 11 (12), 5111-5116 (2011).
  27. Ma, Z., et al. Control of hexagonal boron nitride dielectric thickness by single-layer etching. J Mater Chem C. 7 (21), 6273-6278 (2019).
  28. Peimyoo, N., et al. Laser-writable high-k dielectric for van der Waals nanoelectronics. Sci Adv. 5 (1), eaau0906(2019).
  29. Liang, J., et al. Impact of post-lithography polymer residue on the electrical characteristics of MoS2 and WSe2 field effect transistors. Adv Mater Interfaces. 6 (3), 1801321(2019).
  30. Xiao, S., et al. Atomic-layer soft plasma etching of MoS2. Sci Rep. 6, 19945(2016).
  31. Koperski, M., Vaclavkova, D., Watanabe, K., Taniguchi, T., Novoselov, K. S., Potemski, M. Midgap radiative centers in carbon-enriched hexagonal boron nitride. Proc Natl Acad Sci. 117 (24), 13214-13219 (2020).
  32. Li, H., et al. From bulk to monolayer MoS2: Evolution of Raman scattering. Adv Funct Mater. 22 (7), 1385-1390 (2012).
  33. Bampoulis, P., Teernstra, V. J., Lohse, D., Zandvliet, H. J. W., Poelsema, B. Hydrophobic Ice Confined between Graphene and MoS2. J Phys Chem C. 120 (47), 27079-27084 (2016).
  34. Ghorbanfekr-Kalashami, H., Vasu, K. S., Nair, R. R., Peeters, F. M., Neek-Amal, M. Dependence of the shape of graphene nanobubbles on trapped substance. Nat Commun. 8 (1), 15844(2017).
  35. Haigh, S. J., et al. Cross-sectional imaging of individual layers and buried interfaces of graphene-based heterostructures and superlattices. Nat Mater. 11 (9), 764-767 (2012).
  36. Purdie, D. G., Pugno, N. M., Taniguchi, T., Watanabe, K., Ferrari, A. C., Lombardo, A. Cleaning interfaces in layered materials heterostructures. Nat Commun. 9 (1), 5387(2018).
  37. Rosenberger, M. R., et al. Nano-"Squeegee" for the creation of clean 2D material interfaces. ACS Appl Mater Interfaces. 10 (12), 10379-10387 (2018).
  38. Hanbicki, A. T., et al. Double indirect interlayer exciton in a MoSe2/WSe2 van der Waals heterostructure. ACS Nano. 12 (5), 4719-4726 (2018).
  39. Liu, Y., et al. Interlayer friction and superlubricity in single-crystalline contact enabled by two-dimensional flake-wrapped atomic force microscope tips. ACS Nano. 12 (8), 7638-7646 (2018).
  40. Li, H., et al. Superlubricity between MoS2 monolayers. Adv Mater. 29 (27), 1701474(2017).
  41. Tian, J., et al. Tribo-Induced interfacial material transfer of an atomic force microscopy probe assisting superlubricity in a WS2/graphene heterojunction. ACS Appl Mater Interfaces. 12 (3), 4031-4040 (2020).
  42. Liang, D., et al. First-principles study of superlubricity of two-dimensional graphene/WS2 heterostructures. Tribol Lett. 73 (1), 1-9 (2025).
  43. Li, H., et al. Superlubricity of molybdenum disulfide film. Surf Sci Technol. 1 (1), 27(2023).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Tags

Assemblage van heterostructurenhexagonaal boornitridemolybdeendisulfideatoomkrachtmicroscopieRaman-spectroscopietransmissie-elektronenmicroscopiebottom-up stapeling
Residuvrije fabricage van van der Waals heterostructuren van tweedimensionale materialen
Neem contact met ons op
Aanbevelen aan de bibliotheek

Privacy

Gebruiksvoorwaarden

Beleidsoverzicht

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.