Name: Geavanceerde experimentele methoden voor lage-temperatuur magnetotransport Meting van nieuwe materialen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-01-21T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 36 s
Description: Leer geavanceerde methoden voor lage-temperatuur magnetotransportmetingen van nieuwe materialen zoals grafeen en overgangsmetaaldichalcogeniden. Deze techniek produceert hoogwaardige, defectvrije monsters voor transportonderzoek in nanoelectronica.

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

Dit werk wordt ondersteund door het National Institute of Standards and Technology van het Amerikaanse Department of Commerce.

<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>

De auteurs verklaren geen concurrerende financiële belangen. Commerciële materialen, instrumenten en apparatuur worden in dit document geïdentificeerd om de experimentele procedure zo volledig mogelijk te specificeren. In geen geval impliceert een dergelijke identificatie een aanbeveling of goedkeuring door het National Institute of Standards.

Na de overname van hoge kwaliteit bulk samples, gekenmerkt passende samenstelling en structuur te waarborgen, worden monsters patroon in de geometrie afgebeeld door exfoliërende vlokken van het monster op 1 cm × 1 cm stukjes substraat. Substraten samengesteld zwaar p-gedoteerd Si onder ongeveer 300 nm SiO 2 hebben de voorkeur omdat ze het experimentele parameterruimte doordat de toepassing van een achterpoort. De monsters moet voldoende dun zijn - minder dan 10 nm - een voldoende veldeffect afstemmen de chemi...

Het streven van de materialen platforms voor geavanceerde elektronica technologie vraagt ​​methoden voor high-throughput materialen synthese en de daaropvolgende karakterisering. Nieuwe materialen van belang in dit streven kan in bulk door directe reactie synthese 1,2, elektrochemische groei van 3,4, en andere methoden 5 worden geproduceerd in een snellere manier dan meer betrokken eenkristal dunne film depositie technieken zoals moleculaire bundel epitaxie of chemische dampafzetting. De gebruikelijke methode om de transporteigenschappen van bulk crystal samples meten is een rechthoekig prisma-vormig fragment met afmetingen van ongeveer 1 mm x 1 mm x 6 mm splitsen en bevestig draad leidt tot het monster in een hal bar configuratie 6. Bepaalde materialen vormen een uitdaging waarbij het traditionele bulk Hall bar apparaat fabricage methode is onvoldoende om een ​​meetbaar apparaat voor het meten vervoer monster te produceren. Dit kan wordenveroorzaken de geproduceerde kristallen te klein om aansluitdraden te hechten, zelfs onder een krachtige optische microscoop, omdat de gewenste monsterdikte in de orde van één tot enkele monolagen, of omdat men beoogt een stapel gelaagde tweedimensionale meten materialen met bijna- of sub-nanometer dikte. De eerste categorie behoren, bijvoorbeeld nanodraden en bepaalde preparaten molybdeenoxide bronzen 7. De tweede categorie omvat enkele zeer-paar lagen van tweedimensionale materialen zoals grafeen 8, TMD (MoS 2, WTE 2, enz.) En topologische isolatoren (Bi 2 Se 3, Bi x 1 Sb-Te x 3 , etc.). De derde categorie bestaat uit heterostructuren opgesteld door het stapelen van afzonderlijke lagen van twee-dimensionale materialen door handmatige assemblage via laag-overdracht, met name een drielaags stapel HBN-grafeen-HBN 9. Verkennend onderzoek van nieuwe eLEKTRONISCHE materialen eist adequate methodes voor de productie van apparaten op moeilijk te meten monsters. Vaak is de eerste partij van een nieuw materiaal gesynthetiseerd door directe reactie of elektrochemische groei levert zeer kleine monokristallen met afmetingen van de grootte orde van microns. Dergelijke monsters hebben in het verleden bewezen enorm moeilijk om metalen contacten hechten aan, noodzakelijk verbetering van de groei van het monster parameters om grotere kristallen te bereiken voor eenvoudiger vervoer apparaat fabricage, de presentatie van een obstakel in de high-throughput onderzoek van nieuwe materialen. Om snelle karakterisering van materialen mogelijk is een werkwijze voor fabricage inrichting voor zeer kleine monsters ontwikkeld om de karakterisering van nieuwe materialen zodra een voorafgaande charge is geproduceerd mogelijk. Een lichte variatie van deze methode is van toepassing op de productie van apparaten met geëxpandeerde monsters van tweedimensionale materialen zoals grafeen, HBN en TMD, alsook meerlaags heterostructuren dergelijke materialen. Apparaten worden nageleefd en wire-gebonden aan een pakket voor het inbrengen in een commerciële supergeleidende magneet, droge helium close-cyclus cryostaat magnetotransport systeem. Transport gemeten wordt bij temperaturen tot 0.300 K en magnetische velden tot 12 T.

<table><tbody><tr><td>Cryogenic Limited 12 T CFMS</td><td>Cryogen Limited</td><td>CFM-12T-H3- IVTI-25</td><td>Magnetotransport systeem aangepast met gemoduleerde veldmagneet (stap 4)</td></tr><tr><td>7270 DSP Lock-in versterker</td><td>Signal Recovery</td><td>7270</td><td>lock-in versterker voor source/drain en spanningsmetingen (stap 4)</td></tr><tr><td>GS200 DC Voltage/Currentbron</td><td>Yokogawa</td><td>GS200</td><td>Spanningsbron voor poortspanningstoepassing (stap 4)</td></tr><tr><td>2636B Systeembronmeter</td><td>Keithley</td><td>2636B</td><td>Bronmeter voor source/drain en spanningsmetingen</td></tr><tr><td>DWL 2000 Laser Pattern Generator</td><td>Heidelberg Instruments</td><td>DWL 2000</td><td>Chrome mask genereren voor litografie van substraatlocatie/uitlijningsfunctiepatroon (stap 1.3)</td></tr><tr><td>Suss MicroTec MA6/BA6 Contact Aligner</td><td>Suss</td><td>MA6</td><td>Gebruikt voor de litografie van substraatlocatie/uitlijningsfunctiepatroon (stap 1.4.12)</td></tr><tr><td>JEOL Direct Write Elektronenstraal Lithografiestelsel</td><td>JEOL</td><td>JBX 6300-FS </td><td>Voer hoge resolutie litografie van apparaten uit</td></tr><tr><td>Discovery 550 Sputteringsysteem</td><td>Denton Vacuum</td><td>Discovery 550</td><td>Voer SiO2 sputtering uit (stap 2.5)</td></tr><tr><td>Infinity 22 Elektronenstraal Verdamper</td><td>Denton Vacuum</td><td>Infinty 22</td><td>Voer Cr/Au depositie uit (stappen 1.5 en 3.7)</td></tr><tr><td>Unaxis 790 Reactieve Ionen Etser</td><td>Unaxis</td><td>Unaxis 790</td><td>Ets monster in Hallbar structuur (stap 3.4)</td></tr><tr><td>PMMA 495 A4</td><td>MicroChem</td><td>PMMA 495 A4</td><td>Polymeercoating/elektronenstraalmasker voor litografie (stap 3.5.1)</td></tr><tr><td>PMMA 950 A4</td><td>MicroChem</td><td>PMMA 950 A4</td><td>Polymeercoating/elektronenstraalmasker voor monstersnijden en litografie (stappen 1.7.3, 3.3.1 en 3.5.2)</td></tr><tr><td>S1813 positieve fotoresist</td><td>MicroChem</td><td>S1813 G2</td><td>Positieve fotoresist (stap 1.4.8)</td></tr><tr><td>LOR resist</td><td>MicroChem</td><td>LOR 3A</td><td>Lift off resist (stap 1.4.3)</td></tr><tr><td>1:3 MIBK:IPA PMMA-ontwikkelaar</td><td>MicroChem</td><td>1:3 MIBK:IPA</td><td>PMMA-ontwikkelaar</td></tr><tr><td>MF-321 Ontwikkelaar</td><td>MicroChem</td><td>MF-321</td><td>Novolac positieve fotoresist-compatibele ontwikkeloplossing (stap 1.4.15)</td></tr><tr><td>Diglycidiyl ether-getermineerde polydimethylsiloxaan</td><td>Sigma Aldrich</td><td>SA 480282</td><td>Voor gelaagd materiaalstacking (stap 2.6.1)</td></tr><tr><td>Polypropyleencarbonaat</td><td>Sigma Aldrich</td><td>SA 389021</td><td>Voor gelaagd materiaalstacking (stap 2.6.2)</td></tr></tbody></table>

geavanceerde experimentele methoden voor lage-temperatuur magnetotransport meting van nieuwe materialen

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

Nieuwe elektronische materialen worden vaak voor het eerst geproduceerd door syntheseprocessen die bulkkristallen opleveren (in tegenstelling tot single crystal dunne film synthese) met het doel van exploratief materiaalonderzoek. Bepaalde materialen vormen een uitdaging waarbij de traditionele bulk Hall bar apparaatfabrieksmethode onvoldoende is om een meetbaar apparaat voor monstertransportmeting te produceren, voornamelijk omdat de single crystal grootte te klein is om draadleidingen aan het monster in een Hall bar configuratie te bevestigen. Dit kan bijvoorbeeld zijn omdat de eerste batch van een nieuw gesynthetiseerd materiaal zeer kleine single crystals oplevert of omdat vlokken van monsters van een tot zeer weinig lagen gewenst zijn. Om snelle karakterisering van materialen mogelijk te maken die parallel kunnen worden uitgevoerd met verbeteringen in hun groeimethodologie, is een methode voor apparaatfabriek voor zeer kleine monsters bedacht om de karakterisering van nieuwe materialen mogelijk te maken zodra een voorlopige batch is geproduceerd. Een kleine variatie van deze methodologie is toepasbaar op het produceren van apparaten met gebruik van geëxfolieerde monsters van twee-dimensionale materialen zoals grafeen, hexagonale boornitrid (hBN) en transitiemetaaldichalcogeniden (TMD's), evenals meerlaagse heterostructuren van dergelijke materialen. Hier presenteren we gedetailleerde protocollen voor de experimentele apparaatfabriek van fragmenten en vlokken van nieuwe materialen met micrometergrootte op substraat en daaropvolgend meting in een commercieel supergeleidend magneet, droge helium dicht-cyclus cryostat magnetotransport systeem bij temperaturen tot 0,300 K en magnetische velden tot 12 T.

Figuur 3 toont een typische Hall bar inrichting gevormd met het oog op een lage temperatuur magnetotransport experiment. Het optische beeld in de bovenste figuur toont een succes-gefabriceerde Grafeen / HBN Hall bar; de onderste afbeelding toont de inrichting schema met Landauer-Büttiker randtoestanden die voortvloeien uit de Landau niveaus (LL) een transportmechanisme die kan worden gebruikt om de waarden van de gekwantiseerde Hall weerstanden te berekenen, het experime...

We beschrijven de methodologie van mechanische exfoliatie en depositie van vlokken van nieuwe materialen met micrometergrootte op een substraat, fabricage van experimentele apparaatstructuren voor transportexperimenten, en de magnetotransportmeting in een droge helium gesloten-cyclus cryostat bij temperaturen tot 0,300 K en magnetische velden tot 12 T.

Geavanceerde experimentele methoden voor lage-temperatuur magnetotransport Meting van nieuwe materialen

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

Het hoofddoel van deze procedure is het meten van de elektrische eigenschappen van enkelkristallen van dunne-filmmaterialen uit een enkele laag met interessante elektronische eigenschappen. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen in het veld van de nano-elektronica, zoals de wijze waarop enkele lagen van verschillende materialen, die op elkaar zijn gestapeld, elektronisch interageren en wat het opkomende elektronische gedrag is van de resulterende heterostructuur. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het hoogwaardige, defectvrije meerlaagsmonsters produceert voor transportmetingen.Hoewel deze methode inzicht kan geven in grafeen, kan ze ook worden toegepast op andere systemen zoals overgangsmetalen dichalcogeniden, topologische isolatoren en andere laagmaterialen. De voorbereiding van het substraat wordt beschreven in het tekstprotocol. De vlokken moeten een bulkmonster van hoge kwaliteit zijn.Begin met het exfolieren van de monstervlokken. Bereid stukjes standaard wafer-dicingtape voor van één bij drie centimeter en leg een vierkante centimeter van de kleefstof bloot door het losslaatpapier terug te pellen. Druk het kleverige gedeelte tegen het bulkmonster op de objectglas.Zorg ervoor dat het grootste deel van het plakkerige oppervlak met het monster is bedekt. Druk de tape vervolgens tegen de plakzijde van een ander stuk en trek ze uit elkaar. Herhaal dit proces totdat de monstervlokken die aan de dicing-tape kleven transparant lijken.Druk vervolgens de tape met de monstervlokken tegen een stuk voorbereid substraat. Trek de tape los, zodat de vlokken aan het substraat blijven kleven. Inspecteer het substraat onder een microscoop.Noteer de positie van een geschikte flake op het substraat met behulp van de positioneringsmarkeringen die in het substraat zijn aangebracht. Meet vervolgens de dikte van de flake met een atoomkrijtmicroscoop. Deze moet minder dan 100 nanometer dik zijn.Optioneel kan er gesputterde siliciumdioxide op het monster worden afgezet om een isolerende matrix te creëren en om het monster aan het substraat te hechten. Bereid stapels vlokken voor om heterostructuren te produceren die uit meerdere vlokken bestaan. Maak eerst een transparante PDMS- en PPC-mechanische stempel zoals beschreven in het tekstprotocol.Positioneer vervolgens met een micropositioneer de stempel boven de eerste schilfer van het gelaagde materiaal in de heterostructuurstapel. Pas daarna de Z-as aan om de stempel op de monster-schilfer te drukken. Deze stap vereist geduld, precisie en nauwkeurige aandacht voor kleine kleurveranderingen van de PPC PDMS zodra deze in contact komt met de monster-schilfers.Verwarm vervolgens het monster tot ongeveer 40 °C met behulp van een weerstandverwarming onder het monster. Dit verhoogt de aantrekkingskracht tussen de PPC en het monster. Til de stempel na twee minuten verwarmen langzaam op.De monstervlok moet aan de PPC zijn bevestigd. Plaats nu de mechanische stempel met de bevestigde monstervlok boven de volgende vlok gelaagd materiaal die in de stapel moet worden gebruikt. Let zorgvuldig op de uitlijning en laat de stempel langzaam zakken totdat de bevestigde vlok in contact komt met de volgende vlok.Druk vervolgens lichtjes op het monster. Verhit het monster daarna opnieuw gedurende twee minuten tot 40 °C. Til de stempel vervolgens langzaam op; het volgende monsterfragment zou nu vastgeplakt moeten zijn, waardoor er een stapel wordt gevormd.Herhaal dit proces totdat de stapel van de gewenste grootte is voltooid. Breng de heterostructuurstapel nu over naar een nieuw substraat door de stempel eerst voorzichtig op het nieuwe substraatstuk te drukken. Verwarm vervolgens de stempel en het substraat gedurende vijf minuten tot 100 °C.Trek de stempel langzaam omhoog terwijl de temperatuur nog 100 °C is, waarbij de stapel op het substraat achterblijft. De eerste stap van dit protocol omvat het gebruik van beelden van het monster bij een vergroting van 20 X en 100 X om een ontwerp voor de elektronenstraallithografie voor te bereiden. Het resultaat is een ontwerp voor een Hall-bar met zes aansluitingen.De volgende stap is het patroonsnijden van het ontwerp in PMMA. Spin eerst een laag PMMA met een molecuulgewicht van 950.000 op een wafer van vier inch bij 5.000 RPM gedurende twee minuten. Bak vervolgens de wafer bij 180 °C gedurende twee minuten.Laat het vervolgens nog enkele minuten afkoelen voordat u het gebruikt. Plaats nu het monster in het elektronenstraallithografiesysteem. Print vervolgens, volgens de standaardprotocollen, het patroon op de met PMMA gecoate wafer.Ets vervolgens het monster tot een Hall-bar mesa. Gebruik een reactief ionen-etssysteem om het monster in een Hall-bar te etsen, gebruikmakend van het eerder aangebrachte maskopatroon. Zodra het etsen is voltooid, verwijdert u de PMMA met aceton, spoelt u vervolgens met isopropanol en daarna met water.Om het e-beam resistmasker voor de depositie van metaalcontacten voor te bereiden, worden twee lagen PMMA gebruikt. Breng de eerste laag aan met PMMA met een molecuulgewicht van 495.000 en de tweede laag met een molecuulgewicht van 950.000. Gebruik vervolgens het elektronenstraal-lithografiesysteem zoals voorheen om een contactpatroon op de wafer aan te brengen.De laatste stappen zijn het opdampen van chroom-goudmetaal op het monster met behulp van een elektronenstraalverdampingsapparaat, gevolgd door een metal lift-off. Deze processen worden in detail beschreven in het tekstprotocol. Bereid voor het magnetotransportexperiment eerst een elektrisch transportpakket voor met het vervaardigde monster.Bevestig vervolgens de verpakking stevig aan de probe-tip. Sluit daarna alle diagnostische apparaten aan op de probe. Zorg voor veilige verbindingen met het temperatuurregelkanaal en de elektrische meetkanalen.Ontlucht nu de luchtsluis, voer de probe-tip in en zet deze vast met een klem en een o-ring. Stel vervolgens de transportmetingen in op basis van het specifieke type probe. Pomp daarna de lucht en waterdamp uit de luchtsluis gedurende de benodigde tijd met behulp van een vacuümpomp.Sluit de uitwisselaar en sluit de sluiskleppen. Open nu de kleppen die de sluisruimte scheiden van de meetruimte. De volgende stap is het introduceren van het vereiste volume gas in de probe-ruimte.Stel nu de temperaturen van de mini sorb en de hoofd sorb naar behoefte bij. Laat de probe vervolgens langzaam in het midden van de meetruimte zakken. Breng daarna het systeem naar een temperatuur nabij nul Kelvin, afhankelijk van het type probe.Zodra de temperatuur is gedaald, start u met het uitvoeren van transportmetingen bij een reeks temperaturen, magnetische velden, gate-spanningen, enzovoort. Voor een laagtemperatuur-magnetotransportexperiment is, zoals beschreven, een Hall-bar-device gepatroneerd in grafeen dat is gestapeld op hexagonaal boornitride. Dit schema toont de Landauer-Butikker-etsstaten die voortvloeien uit de Landau-niveaus.Deze etscondities bieden een transportmechanisme om de waarden van de gemeten Hall-weerstanden te berekenen. De experimentele parameters omvatten het blootstellen van het device aan magnetische velden tot 12 Tesla, temperaturen tot nul komma drie Kelvin en gate-spanningen tot 30 volt. De plateaus van de gemeten Hall-weerstand komen overeen met de vulling van de Landau-niveaus.Dit is een modelvoorbeeld van het quantum-Hall-effect. Bij zes Tesla werden de Hall-weerstand en de longitudinale weerstand onderzocht als functies van de back-gate-spanning om het quantum-Hall-effect in grafeen te beschrijven. Na het bekijken van deze video zou u een goed inzicht hebben in het produceren van hoogwaardige, defectvrije, meerlaagse monsters voor transportmetingen via monster-exfoliatie, het stapelen van vlokken met behulp van een micropositioneer en een microscoop, en geavanceerde nanofabricatietools.Tijdens het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om geduldig en nauwkeurig te zijn. Na de ontwikkeling maken deze technieken de weg vrij voor onderzoekers op het gebied van nano-elektronica om nieuwe quantumgedragingen in grafeen en grafeen-boornitride-heterostructuren te verkennen.

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

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

Het algemene doel van deze methode is het bepalen van de lage-energie elektronische structuur van vaste stoffen bij ultralage temperaturen met behulp van hoekopgeloste foto-emissie spectroscopie met synchrotron straling.

Hoekopgeloste foto-emissie spectroscopie bij ultralage temperaturen

Oxidenanostructuren bieden nieuwe kansen voor wetenschap en technologie. De interfaciale geleidbaarheid tussen LaAlO3 en SrTiO3 kan met nagenoeg atomaire precisie worden geregeld met behulp van een geleider atomic force microscopy techniek. Het protocol voor het creëren en meten van geleidende nanostructuren op LaAlO3/SrTiO3 interfaces wordt gedemonstreerd.

Schrijven en lage temperatuur karakterisering van nanostructuren

We presenteren de synthese van de organische basis ferrimagnet vanadium tetracyanoethyleen (V [TCNE] x, x ~ 2) via lage temperatuur chemical vapor deposition (CVD). Deze geoptimaliseerde recept levert een toename van de Curie temperatuur van 400 K tot 600 K en dan drastisch toegenomen magnetische resonantie eigenschappen.

Chemical Vapor Deposition van een organische Magnet, Vanadium tetracyanoethyleen

Het isoleren van elektrische en thermische effecten op elektrisch ondersteunde vervorming (EAD) is erg moeilijk met behulp van macroscopische monsters. Metaalmonster micro- en nanostructuren samen met een aangepaste testprocedure zijn ontwikkeld om de invloed van toegepaste stroom op de formatie te evalueren zonder de verwarming van de uil en de evolutie van ontwrichten op deze monsters.

Een nieuwe methode voor<em&gt; In situ</em&gt; Elektromechanische Karakterisering van Nanoscale Exemplaren

We tonen een all-elektronische methode om te observeren nanosecond-resolved gratis dynamiek van dopering atomen in silicium met een scanning tunneling microscoop.

All-elektronische Nanosecond-resolved Scanning Tunneling microscopie: Vergemakkelijken van het onderzoek van één dopering gratis Dynamics

Hier presenteren we een protocol om te beschrijven van ex situ en in situ onderzoeken van structurele transformaties in metalen bril. Wij dienst nucleaire gebaseerde analysemethoden die hyperfine interacties keuren. We tonen de toepasselijkheid van Mössbauer spectrometrie en nucleaire voorwaartse verstrooiing van synchrotronstraling tijdens temperatuur gestuurde experimenten.

Methoden van Ex Situ en In Situ onderzoeken van structurele transformaties: het geval van kristallisatie van metalen bril

Met eenassige stam gecombineerd met de spin-gepolariseerde scanning tunneling microscopie, wij visualiseren en manipuleren van de antiferromagnetic domeinstructuur van Fe1 + yTe, de bovenliggende compound van ijzer gebaseerde supergeleiders.

Visualiseren van eenassige-stam manipulatie van Antiferromagnetic domeinen in Fe1 +YTe gebruiken een Spin-gepolariseerde Scanning Tunneling Microscoop

Magnetische krachtmicroscopie (MFM) maakt gebruik van een verticaal gemagnetiseerde atomaire krachtmicroscopiesonde om monstertopografie en lokale magnetische veldsterkte met nanoschaalresolutie te meten. Het optimaliseren van de ruimtelijke resolutie en gevoeligheid van MFM vereist het balanceren van de afnemende hefhoogte tegen toenemende amplitude van de aandrijving (oscillatie) en profiteert van het werken in een dashboardkastje met inerte atmosfeer.

Magnetische krachtmicroscopieresolutie en -gevoeligheid optimaliseren om magnetische domeinen op nanoschaal te visualiseren

Hier beschrijven we een snelle magnetische pincetopstelling die nanomechanische metingen uitvoert op krachtgevoelige biomoleculen met de maximale snelheid van 1,2 kHz. We introduceren de toepassing ervan op DNA-haarspelden en SNARE-complexen als modelsystemen, maar het zal ook van toepassing zijn op andere moleculen die betrokken zijn bij mechanobiologische gebeurtenissen.

High-speed magnetisch pincet voor nanomechanische metingen aan krachtgevoelige elementen

Ex situ magnetische onderzoeken kunnen direct bulk- en lokale informatie over een magnetische elektrode leveren om het ladingsopslagmechanisme stap voor stap te onthullen. Hierin worden elektronenspinresonantie (ESR) en magnetische gevoeligheid aangetoond om de evaluatie van paramagnetische soorten en hun concentratie in een redox-actief metaal-organisch raamwerk (MOF) te volgen.

Magnetometrische karakterisering van tussenproducten in de solid-state elektrochemie van redox-actieve metaal-organische raamwerken

Leer geavanceerde methoden voor lage-temperatuur magnetotransportmetingen van nieuwe materialen zoals grafeen en overgangsmetaaldichalcogeniden. Deze techniek produceert hoogwaardige, defectvrije monsters voor transportonderzoek in nanoelectronica.

Geavanceerde experimentele methoden voor lage-temperatuur magnetotransport Meting van nieuwe materialen

Meer video's verkennen