Name: Luchtdruk fabricage van grote en middelgrote enkellaags rechthoekig SnSe vlokken (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-03-21T13:30:00.000+00:00
Duration: 11 min 21 s
Description: Leer een tweestaps fabricagetechniek voor groei van grote enkellaags SnSe vlokken op SiO₂/Si substraten met stikstof etsen. Deze methode biedt een kosteneffectieve aanpak voor 2D materiaal synthese.

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 onderzoek werd gesteund door de 1.000 talenten programma voor jonge wetenschappers van China, nationale Natural Science Foundation van China (Grant nr. 51472164), de A * STAR Pharos-programma (Grant nr. 152 70 00014), en ondersteuning van het NUS Center for Advanced 2D faciliteit Materialen.

Let op: Sommige van de chemische agentia en de gassen gebruikt in dit werk zijn giftig, kankerverwekkend, brandbare en explosieve. Gebruik alle passende veiligheidspraktijken bij het uitvoeren van een damp vervoer afzetting met inbegrip van het gebruik van technische controles (zuurkast) en persoonlijke beschermingsmiddelen (veiligheidsbril, professionele beschermende maskers, handschoenen, laboratoriumjas, volledige lengte Broek, en gesloten-teen schoenen).
1. auto-Tune functie van temperatuur Controller Parameters
Opmerking: Voor de synthese van SnSe vlokken, het verwarmingssysteem van de oven moet worden gekalibreerd door het volgen van de handleiding van de fabrikant.
<ol><li>80% van de meest gebruikte temperatuur ingesteld als de temperatuur van de doelgroep. Hier, het instellen van 560 oC gedurende 1 uur en uitvoeren van de oven.</li>
	<li>Wanneer de temperatuur 560 oC benaderingen, de "SET" drukt want 2 s, merk op dat de parameter 'HAL' ijslollie opwaarts, en druk op de "SET" toets voor 1 s te gaan volgende parameter.</li>
	<li>Druk op de toets "SET" blijven. Na "Cont = 3" wordt weergegeven, instellen als 2. Het systeem start de auto-tune functie om uit te werken de waarde voor Int en Pro Lt en systeem zal Ga naar 3. Als re-automatische-tune nodig is, stelt deze ook als 2.</li>
</ol>2. voorbehandeling van Quartz buizen en keramische boten
Opmerking: Voordat de synthese van SnSe vlokken, een hoge temperatuur reinigingsproces is vereist, waar een nieuwe keramische boot en een nieuwe kwarts buis worden voorbehandeld.
<ol><li>Plaats een nieuwe keramische boot binnen een nieuwe 1-inch diameter kwarts buis. Plaats de 1-inch diameter kwarts buis in een oven van de horizontale buis met een nieuwe 2-inch diameter kwarts buis. Ervoor zorgen dat de beide uiteinden van de buizen stevig vast en ondersteund.</li>
	<li>Sluit het deksel van de oven en verwarm de buis oven naar 1.000 oC meer dan 30 min.</li>
	<li>Wanneer de temperatuur in het midden van de oven 1.000 oC nadert, houd de oven op 1000 oC gedurende 30 minuten. Vervolgens geleidelijk de oven buis van het ene eind naar het andere te verwarmen van de gehele lengte van de buis voor het reinigen van de buiswand kwarts en de keramische boot.</li>
	<li>Hierna kunt u de buis oven afkoelen tot kamertemperatuur door het uitschakelen van de oven. De oven afkoelen tot kamertemperatuur, open het deksel van de oven en neem uit de nieuwe keramische boot en de nieuwe 1-inch diameter kwarts buis, die kan worden gebruikt voor de latere experimenten.</li>
</ol>3. voorbehandeling SiO 2 /Si substraten
<ol><li>Snijd de SiO2/Si wafer (300 nm dikke SiO2 op zwaar gedoopt Si) (Zie Tabel van materialen) met behulp van de scriber van een diamant in een passende maat (ongeveer 1,5 cm × 2 cm) moet worden gebruikt als groei substraten.</li>
	<li>Reinig de SiO2/Si substraten in aceton, isopropanol en water, gevolgd door een droge klap van stikstof.</li>
</ol>4. synthese van Bulk rechthoekig gevormd SnSe vlokken
<ol><li>Plaats 0,010 g SnSe poeder (Zie Tabel van materialen) in de schone keramische boot. Plaats een schoon SiO2/Si substraat (ongeveer 1,5 cm × 2 cm) aan de keramische boot, groei zijde naar het poeder van de SnSe. Plaats de keramische boot binnen een schone 1-inch diameter kwarts buis.</li>
	<li>Plaats van de 1-inch diameter kwarts buis in een oven van de horizontale buis met een 2-inch diameter kwarts buis aan de buitenkant, en ervoor te zorgen dat de keramische boot stroomopwaarts van de verwarmingszone van de oven buis ligt. Draai de flenzen aan beide uiteinden van de buis en sluit de klep van de vent, die de 2-inch diameter kwarts buis zeehonden.</li>
	<li>Zet de pomp die is verbonden met de kwarts buis, pomp de buis tot een druk van ~ 1 × 10-2 mbar verwijderen van lucht en vocht in de buis. Na dat druk wordt bereikt, zijn uitschakelen van de pomp.</li>
	<li>Open vervolgens de carrier gas kleppen, met behulp van de debietmeter gas de gasstromen. Invoering 40 standaard kubieke cm per min (sccm) Ar en 10 sccm H2 (zuiverheid: 99,9%) in de kwarts buis tot atmosferische druk was bereikt. Open de kleppen vent zodat een continue stroom van gas in de quartz-buizen.</li>
	<li>Sluit het deksel van de oven en snel verhit de oven van de buis met een 35 oC per minuut verwarming-tarief.</li>
	<li>Wanneer de temperatuur in het midden van de oven 700 oC nadert, snel verplaatsen de buis oven de SnSe poeders in het midden van de oven plaatsen. Het poeder van de SnSe zal verdampen en de bulk die snse vlokken zal storten op het oppervlak van SiO2/Si.</li>
	<li>Open het deksel van de oven snel afkoelen de buis oven tot kamertemperatuur na 15 min groei tijd. Ondertussen, het aanpassen van de stroom van Ar/H2 draaggas tot maximum, die helpen zal om te rijden de spoorverontreiniging gassen of deeltjes uit de buizen. Wanneer het groeiproces is voltooid, zal de bulk die snse vlokken op het oppervlak van de SiO2/Si substraten worden verkregen.</li>
</ol>5. fabricage van Single-Layer rechthoekig gevormd SnSe vlokken
<ol><li>Plaats de bulk als geteelde SnSe/SiO2/Si monster gezicht-omhoog op een nieuwe schone keramische boot. Plaats de keramische boot binnen een nieuwe schone 1-inch diameter kwarts buis.</li>
	<li>Zet de 1-inch diameter kwarts buis in de horizontale buis-oven met een 2-inch diameter kwarts buis, met de keramische boot ligt stroomopwaarts van de verwarmingszone van de oven buis. Draai de flenzen aan beide uiteinden van de buis en sluit de klep van de vent om de afdichting van het 2-inch diameter kwarts buis.</li>
	<li>Zet de pomp die is verbonden met de kwarts buis, pomp naar beneden de buis tot een druk van ~ 1 × 10-2 mbar verwijderen van lucht en vocht in de buis. Nadat dat is bereikt, zijn uitschakelen van de pomp.</li>
	<li>Open de carrier gas kleppen, met behulp van de debietmeter gas de gasstromen. Introduceren van 50 sccm N2 (zuiverheid: 99,9%) in de kwarts buis totdat atmosferische druk is bereikt. Open de kleppen vent zodat een continue stroom van gas in de quartz-buizen.</li>
	<li>Sluit het deksel van de oven en snel verhit de oven buis naar 700 oC in 20 min.</li>
	<li>Wanneer de temperatuur in het midden van de oven 700 oC nadert, snel verplaatsen de oven van de buis te plaatsen van het SnSe/SiO2/Si laboratoriummonster in het midden van de oven.</li>
	<li>Het handhaven van de oven bij 700 oC voor ~ 5-20 min om de etsen-proces te voltooien. Na dat, open het deksel van de oven en snel afkoelen de buis oven tot kamertemperatuur. Ondertussen houden de stroom van N2 gas tot een maximum, die helpen zal om te rijden de spoorverontreiniging gassen of deeltjes uit de buizen. Bij het etsen is voltooid, rekening met de enkellaags rechthoekige gevormde SnSe vlokken verkregen op het oppervlak van de SiO2/Si substraten. Opmerking: De ETS gas en etsen tijd zijn de voornaamste controlerende factoren in dit proces. Het mechanisme van de etsen wordt onderzocht in verwijzing 29, dus zie referentie 29 voor meer details.</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>

Wij hebben niets te onthullen.

Hier is de combinatie van een damp transportmethode afzetting en een stikstof ETS techniek in een atmosferische druk systeem eerst gemeld. In dit protocol zijn de kritische stappen de sectie van de fabricage van enkellaags SnSe vlokken.
Hoewel de laboratoriummonsters kunnen worden geëtst tot een kwalitatief hoogwaardige enkellaags monster, de dikte van de laboratoriummonsters moet uniform zijn en de temperatuur van de ontleding van de laboratoriummonsters moet hoger dan de temperatuur van de e...

Onderzoek naar twee dimensionale (2D) materialen heeft bloeide in de afgelopen jaren sinds de succesvolle isolatie van grafeen, te wijten aan de mogelijkheid van 2D materiaal dat superieure elektrische, optische en mechanische eigenschappen over hun bulk tegenhangers1 , 2 , 3 , 4 , 5. 2D materialen in opto-elektronische en elektronische apparaten6,7, katalyse en water8,9, oppervlakte-enhanced Raman splitsen van verstrooiing sensing veelbelovende toepassingen weergeven 10,11, etc. de grote familie van gelaagde materialen die kunnen worden geëxpandeerd in 2D materialen Toon grote diversiteit, variërend van de semi-metalen grafeen tot de halfgeleidende overgangsmetalen dichalcogenides (TMDs ) en fosfor (BP) aan de isolerende zeshoekige boornitride (h-BN) zwart. Deze materialen en hun Heterostructuren zijn in de afgelopen jaren goed bestudeerd en hebben veel nieuwe eigenschappen en toepassingen12tentoongesteld. Andere minder bestudeerd, maar ook veelbelovende 2D gelaagde materialen in de IIIA-VIA (GaS, GaSe en InSe)13,14 en IVA-VIA (GeS GeSe en SnS)15,16,17 gezinnen hebben ook onlangs ontvangen aandacht.
SnSe behoort tot de IVA-VIA groep en kristalliseert in een orthorhombisch structuur, met de atomen gerangschikt in de pnma ruimtegroep en kromgetrokken binnen de laag, zoals de kristalstructuur van phosphorene. SnSe is een smalle kloof halfgeleider met een band gap van 0.6 eV, maar is meer bekend om haar meer unieke Thermo-elektrische eigenschappen, zoals het is naar verluidt hebben een zeer hoge ZT (Thermo-elektrische figuur van verdienste) waarde van 2.6 op 923 K18,19 , die wordt toegeschreven aan de unieke elektronische structuur en een lage thermische geleidbaarheid. Terwijl de bulk SnSe kristallen commercieel beschikbaar zijn en kunnen worden gekweekt door bekende methoden, zoals de methode Bridgeman-Stockbarger20 of de chemische damp transportmethode formaat21, groot paar-laag en enkellaags SnSe op diëlektrische verwarming substraten is moeilijker. Er zijn vele verschillende ondergronden, ter ondersteuning van 2D materiaal groei, zoals zeer georiënteerde pyrolytische grafiet (HOPG), mica, SiO2, Si3N4en glas. Goedkope SiO2 diëlektrica zijn de meest gebruikte substraat, aangezien deze zorgen ervoor dat de fabricage van veld - effect transistors, waar de diëlektrica dienen als onderdeel van de elektrische terug poort. In onze ervaring, in tegenstelling tot grafeen en TMDs, het is moeilijk te verkrijgen van enkele-laag of enkellaags SnSe vlokken door de micromechanische afschilfering methode, zoals bulk SnSe heeft een hoge interlayer bindingsenergie22 van 32 meV / Å2, wat tot dik leidt lagen, zelfs langs de randen van de afgebladderde vlokken. Daarom, om de nieuwe elektronische eigenschappen van enkele laag en enkellaags SnSe te bestuderen, een nieuwe, eenvoudige en goedkope synthetische methode ter voorbereiding van hoge kwaliteit groot formaat enkellaags SnSe kristallen op de isolerende substraten is vereist, vooral omdat SnSe heeft aangetoond grote belofte als een kandidaat voor de Thermo-elektrische toepassingen voor energieomzetting in de lage en matige temperatuur bereik19.
Verschillende onderzoekers hebben methodes om te synthetiseren van hoge kwaliteit SnSe kristallen ontwikkeld. Liu et al. 23 en Franzman et al. 24 een oplossing-fase-methode gebruikt voor het synthetiseren van SnSe nanokristallen verschillende vormen, zoals quantumdots, nanoplates, enkele kristallijn nanosheets, nanoflowers en nanopolyhedra met behulp van SnCl2 en alkyl-Fosfine-selenium of dialkyl diselenium als voorlopers. Baumgardner et al. 25 colloïdaal SnSe nanodeeltjes gesynthetiseerd door het injecteren van bis[bis(trimethylsilyl)amino]tin(II) in de hete trioctylphosphine, en zij verkregen nanokristallen voor ~ 4-10 nm in diameter. Boscher et al. 26 gebruikt een atmosferische druk chemical vapor deposition techniek voor het verkrijgen van SnSe films op glazen substraten met behulp van tin stegen en diethyl selenide precursoren met een tin Tetra-ratio groter dan diethyl selenide, en hun gesynthetiseerde 10 SnSe films waren ongeveer 100 nm dik en zilver-zwart in verschijning. Zhao et al. 27 gebruikt damp vervoer afzetting in een laag vacuüm systeem en gesynthetiseerd single-crystal SnSe nanoplates op mica substraten en verkregen vierkante nanoplates van 1-6 µm. Verkrijgen van enkellaags SnSe zijn kristallen echter niet mogelijk met behulp van deze technieken. Li et al. 28 gesynthetiseerd met succes enkellaags single-crystal SnSe nanosheets met een een-pot synthetische methode SnCl4 en SeO2 precursoren. Ze waren echter alleen kunnen verkrijgen van een laterale grootte van ongeveer 300 nm voor hun nanosheets. We hebben onlangs onze methode om te groeien van hoge kwaliteit, grote en middelgrote enkellaags SnSe kristallen die fase pure29zijn gepubliceerd. Dit gedetailleerde protocol is bedoeld om te helpen nieuwe beoefenaars om te groeien van andere grote kwalitatief hoogwaardige uiterst dunne 2D materialen met gebruikmaking van deze methodiek.

<table><tbody><tr><td>SnSe poeder</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>1315-06-6</td><td>(99.999%) giftig, kankerverwekkend</td></tr><tr><td>Ar gas</td><td></td><td></td><td>explosief</td></tr><tr><td>H2 gas</td><td></td><td></td><td>ontbrandbaar, explosief</td></tr><tr><td>SiO2/Si-wafer</td><td></td><td></td><td>300 nm dikke SiO2 op zwaar gedoteerd Si</td></tr><tr><td>Aceton</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>67-64-1</td><td>giftig, ontvlambaar</td></tr><tr><td>Isopropanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>67-63-0</td><td>ontbrandbaar</td></tr><tr><td>Kwartsbuis</td><td>Dongjing Quartz Company, China</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Keramische boot</td><td>Dongjing Quartz Company, China</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Optisch microscoop</td><td>Olympus, BX51</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Atomaire krachtmicroscopie</td><td>Bruker</td><td></td><td>Met FastScan-A sondetype en ScanAsyst-air</td></tr><tr><td>Scanning elektronenmicroscopie</td><td>JEOL JSM-6700F</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Transmissie elektronenmicroscopie</td><td>FEI Titan</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Buisoven</td><td>MTI Corporation</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

luchtdruk fabricage van grote en middelgrote enkellaags rechthoekig snse vlokken

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

Tin selenide (SnSe) behoort tot de familie van gelaagde metalen Chalcogeniden materialen met een verbogen structuur, zoals phosphorene en leert potentiële voor toepassingen in tweedimensionale nano-elektronica-apparaten. Hoewel vele methoden voor het synthetiseren van SnSe nanokristallen hebben ontwikkeld, blijft een eenvoudige manier om het fabriceren van grote en middelgrote enkellaags SnSe vlokken een grote uitdaging. Hierin laten we zien de experimentele methode direct groeien groot formaat enkellaags rechthoekig SnSe op veelgebruikte SiO2/Si isolerende substraten vlokken, met behulp van een eenvoudig twee stappen fabricage methode in een atmosferische druk kwarts buis oven systeem. De rechthoekige SnSe van enkellaags vlokken met een gemiddelde dikte van ~6.8 Å en laterale afmetingen van ongeveer 30 µm × 50 µm werden vervaardigd door een combinatie van damp vervoer afzetting techniek en stikstof etsen route. Wij gekenmerkt de morfologie, microstructuur en elektrische eigenschappen van de rechthoekige SnSe vlokken en behaalde uitstekende kristalliniteit en goede elektronische eigenschappen. Dit artikel over de methode van de fabricage in twee fasen kan helpen onderzoekers groeien van andere soortgelijke tweedimensionale, groot formaat, enkellaags materialen met behulp van een systeem van de atmosferische druk.

Schema's van de experimentele apparatuur, optische beelden, atomaire kracht microscopie (AFM) afbeeldingen, elektronenmicroscopie (SEM) beelden, scannen en Transmissie Electronenmicroscopie (TEM) beelden van de gefabriceerde SnSe vlokken zijn afgebeeld in Figuur 1, Figuur 2en Figuur 3. De optische beelden worden uitgevoerd door een traditionele optische Microscoop. De lens van het oculair is 10 X en ...

Een protocol wordt gepresenteerd tonen een tweestaps fabricage techniek om te groeien groot formaat enkellaags rechthoekige gevormde SnSe goedkope SiO2/Si diëlektrica (wafers) in een systeem met luchtdruk kwarts buisjes oven vlokken.

Luchtdruk fabricage van grote en middelgrote enkellaags rechthoekig SnSe vlokken

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

Het algemene doel van de synthetische methode om een damptransportdepositiontechniek en stikstofetsmethode in een atmosferische druksysteem te combineren, is om de fabricage van hoogwaardige, grote, enkele laagmaterialen op diëlektrische substraten te demonstreren. Deze methode biedt een algemene structuur voor de groei van tweedimensionale lijnen de grootte van enkele laagmaterialen, zoals tinsulfide, germaniumselenide en indiumtelleride. Het grote voordeel van deze techniek is dat grote enkele laagvlokken op goedkope siliciumdioxide siliciumdiëlektrica kunnen worden gekweekt met een damptransportdepositiontechniek en de stikstofetsmethode in een atmosferische druksysteem.De implicaties van deze techniek strekken zich uit tot de fabricage van andere tweedimensionale materialen omdat de zelflimiterende stikstofetsmethode gunstig kan zijn voor de vorming van enkele lagen op beide. Ik had eerst het idee voor deze methode toen ik de groei van wolfraam diselenide, tinselenide, hoge productie onder stikstof atmosfeer uitvoerde en ontdekte dat stikstof het materiaal etst. Stel eerst de doeltemperatuur van een horizontale buisoven in op 560 graden Celsius gedurende een uur en laat de oven draaien.Wanneer de temperatuur 560 graden Celsius nadert, druk gedurende twee seconden op de insteltoets. Zodra het parameter HAL"opduikt, druk gedurende een seconde op de insteltoets om naar de volgende parameter te gaan. Blijf op de insteltoets drukken.Nadat Cont gelijk is aan drie"verschijnt, stel het in als twee. Het systeem start de autotune-functie om de waarde voor Int, Pro en LT uit te werken, en dan gaat het systeem naar drie. Wanneer opnieuw autotune nodig is, stel het in als twee.Plaats een nieuwe keramische boot in een nieuwe kwartsbuis met een diameter van een inch. Plaats de kwartsbuis in de horizontale buisoven die een nieuwe kwartsbuis met een diameter van twee inch bevat. Zorg ervoor dat beide uiteinden van de buizen stevig zijn bevestigd en ondersteund.Sluit de ovendeur en verwarm de buisoven gedurende 30 minuten tot 1000 graden Celsius. Nadat de oven gedurende 30 minuten op 1000 graden Celsius is gehandhaafd, verplaats de buisoven geleidelijk van het ene uiteinde naar het andere om de hele lengte van de buis te verwarmen voor het reinigen van de kwartsbuiswand en de keramische boot. Laat de buisoven daarna afkoelen tot kamertemperatuur door de oven uit te schakelen.Wanneer de oven is afgekoeld, open de ovendeur en haal de keramische boot en kwartsbuis met een diameter van een inch eruit, die kunnen worden gebruikt voor volgende experimenten. Snijd met een diamantschrijver een siliciumdioxide silicium wafer in monsters van 1,5 bij twee centimeter, om te worden gebruikt als groeisubstraten. Reinig de siliciumsubstraten in aceton, isopropanol en water.Blaas vervolgens de substraten droog met stikstof. Plaats 0,01 gram tinselenide poeder in de schone keramische boot. Plaats een schone siliciumdioxide silicium substraat op de keramische boot, groeizijde gericht naar het tinselenide poeder.Plaats vervolgens de keramische boot in de schone kwartsbuis met een diameter van een inch. Plaats de kwartsbuis met een diameter van een inch in de horizontale buisoven die een kwartsbuis met een diameter van twee inch bevat, en zorg ervoor dat de keramische boot zich stroomopwaarts van de verwarmingszone van de buisoven bevindt. Draai de flenzen aan beide uiteinden van de buis vast en sluit de ontluchtingsklep om de kwartsbuis met een diameter van twee inch te verzegelen.Schakel nu de pomp in die op de kwartsbuis is aangesloten en pomp de buis naar een druk van ongeveer één keer 10 tot de minuus twee millibar, om lucht en vocht in de buis te verwijderen. Open vervolgens de kleppen van het dragergas en gebruik de gasflowmeter om de gasstromen te regelen. Breng 40 sccm argon en 10 sccm waterstof in de kwartsbuis totdat de atmosferische druk wordt bereikt.Open vervolgens de ontluchtingskleppen om een continue gasstroom in de kwartsbuizen toe te staan. Sluit de ovendeur en verwarm de buisoven snel met een verwarmingssnelheid van 35 graden Celsius per minuut. Wanneer de temperatuur in het midden van de oven 700 graden Celsius nadert, verplaats de buisoven snel om het tinselenide poeder in het midden van de oven te positioneren, om het poeder te verdampen en bulkvlokken op het siliciumdioxide siliciumoppervlak te deponeren.Na 15 minuten groeitijd opent u de ovendeur om de buisoven snel af te koelen tot kamertemperatuur. Maximaliseer ondertussen de stroom van het argon-waterstofdragergas om de ongereageerde gassen en deeltjes uit de buizen te helpen verdrijven. Wanneer het groeiproces is voltooid, worden bulk tinselenide vlokken verkregen op het oppervlak van de siliciumdioxide silicium substraten.Plaats het zojuist gekweekte bulkmonster met de kant naar boven op een nieuwe, schone keramische boot. Plaats de keramische boot in een nieuwe, schone kwartsbuis met een diameter van een inch. Plaats de kwartsbuis met een diameter van een inch in de horizontale buisoven, die een kwartsbuis met een diameter van twee inch bevat, met de keramische boot stroomopwaarts van de verwarmingszone van de buisoven.Draai de flenzen aan beide uiteinden van de buis vast en sluit de ontluchtingsklep om de kwartsbuis met een diameter van twee inch te verzegelen. Schakel vervolgens de pomp in die op de kwartsbuis is aangesloten en pomp de buis naar een druk van ongeveer één keer 10 minus twee millibar, om lucht en vocht in de buis te verwijderen. Schakel vervolgens de pomp uit.Open de kleppen van het dragergas en gebruik de gasflowmeter om de gasstromen te regelen. Breng 50 sccm stikstof in de kwartsbuis totdat de atmosferische druk wordt bereikt. Open de ontluchtingskleppen om een continue gasstroom in de kwartsbuizen toe te staan.Vervolgens sluit u de ovendeur en verwarmt u de buisoven snel gedurende 20 minuten tot 700 graden Celsius. Wanneer de temperatuur in het midden van de oven 700 graden Celsius nadert, verplaatst u de buisoven s

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

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

We beschrijven experimentele details van de synthese van patronen en herconfigureerbare deeltjes van tweedimensionale (2D) precursors. Deze methodologie kan worden gebruikt om deeltjes te maken in een verscheidenheid van vormen zoals veelvlakken en grijpinrichtingen bij lengteschalen variërend van micro tot centimeter schaal.

Origami Inspired Zelf-assemblage van Patterned en Herconfigureerbare Deeltjes

Verschillende procedures worden geschetst om atomair gedefinieerde templates voor te bereiden op epitaxiale groei van complexe oxide deklagen. Chemische behandeling van enkele kristallijne SrTiO 3 (001) en DYSCO 3 (110) substraten werden uitgevoerd om atomair glad, enkel beëindigd oppervlakken te verkrijgen. Ca 2 Nb 3 O 10 - nanosheets werden gebruikt om atomair gedefinieerde templates op willekeurige substraten te creëren.

Atomair gedefinieerde templates voor epitaxiale groei van complexe oxide deklagen

Tinsulfide (SnS) is een kandidaatmateriaal voor op Aarde abundantie, niet-toxische zonnecellen. Hier demonstreren we de fabricageprocedure van de SnS-zonnecellen met behulp van atoomlaagdeposition, wat een gecertificeerde energieconversie-efficiëntie van 4,36% oplevert, en thermische verdamping die 3,88% oplevert.

Het maken van Record-efficiëntie SnS Zonnecellen door thermische verdamping en Atomic Layer Deposition

We beschrijven een methode voor het fabriceren van grootoppervlakte (tot 13 cm diameter) en ultradunne (zo dun als 8 nm) polymeerfilms. In plaats van een opofferlaag te gebruiken om de film van zijn substraat te delamineren, gebruiken we een zelflimiterende oppervlaktebehandeling die geschikt is voor willekeurig grote oppervlakken.

Fabricage van Groot-area Vrijstaande Ultradunne Polymer Films

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

Een protocol voor het vloeibare afschilfering van gelaagde materialen nanosheets, wordt hun grootte selectie en maat opmeten door microscopische en spectroscopische technieken gepresenteerd.

Voorbereiding van de Liquid-geëxpandeerd Transition Metal Dichalcogenide Nanosheets met gecontroleerde grootte en dikte: A State of the Art Protocol

Hier presenteren we een protocol voor de fabricage van 3D grafeen gebaseerde polyhedrons via origami-achtige zelf vouwen.

Fabricage van driedimensionale grafeen gebaseerde Polyhedrons via Origami-achtige zelf vouwen

Een methode voor exfoliërende grote dunne schilfers van lucht gevoelige tweedimensionale materialen en veilig te vervoeren voor analyse buiten een ' glovebox ' wordt gepresenteerd.

Afschilfering en analyse van groot-gebied, Air-gevoelige tweedimensionale materialen

In dit werk beschrijven we een techniek die wordt gebruikt om nieuwe kristallen (van der Waals heterostructures) te maken door het stapelen van ultradunne gelaagde 2D-materialen met nauwkeurige controle over positie en relatieve oriëntatie.

Van der Waals Heterostructures met precieze rotatie uitlijning

Dit artikel presenteert een geoptimaliseerd, op ervaring gebaseerd protocol voor het vervaardigen van hoogwaardige op grafeen gebaseerde moiré-superroosterapparaten met nauwkeurige draaihoeken, met behulp van een aangepaste droge overdrachtstechniek op basis van een zeer afstembare, op maat gemaakte overdrachtsopstelling.

Geoptimaliseerde fabricageprocedure voor hoogwaardige Moiré Superlattice-apparaten op basis van grafeen

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.

Residuvrije fabricage van van der Waals heterostructuren van tweedimensionale materialen

Leer een tweestaps fabricagetechniek voor groei van grote enkellaags SnSe vlokken op SiO₂/Si substraten met stikstof etsen. Deze methode biedt een kosteneffectieve aanpak voor 2D materiaal synthese.

Luchtdruk fabricage van grote en middelgrote enkellaags rechthoekig SnSe vlokken

Meer video's verkennen